JP7600842B2 - Hybrid Vehicles - Google Patents
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Description
本開示は、ハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関の排気を浄化する触媒として電気加熱触媒を備えたハイブリッド車両に関する。 This disclosure relates to hybrid vehicles, and in particular to hybrid vehicles equipped with an electrically heated catalyst as a catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine.
内燃機関と走行用モータを備えたハイブリッド車両において、内燃機関の排気を浄化する触媒として電気加熱触媒を設けたものが知られている。たとえば、特開2014-8914号公報(特許文献1)には、電気加熱触媒の通電加熱中に内燃機関の始動要求が発生した場合でも、内燃機関の始動に必要な電力を確保して内燃機関を正常に始動することができる技術が開示されている。 Hybrid vehicles equipped with an internal combustion engine and a traction motor are known to be equipped with an electrically heated catalyst as a catalyst for purifying the exhaust gas from the internal combustion engine. For example, JP 2014-8914 A (Patent Document 1) discloses a technology that can ensure the power required to start the internal combustion engine and start the internal combustion engine normally even if a request to start the internal combustion engine occurs while the electrically heated catalyst is being heated by electrical current.
電気加熱触媒を備えた内燃機関では、内燃機関の始動前に、電気加熱触媒に通電を行い、電気加熱触媒の温度が活性温度に達して電気加熱触媒の暖機が完了したあとに、内燃機関を始動することにより、排気の浄化率を高めることができる。電気加熱触媒の電力を、走行用のバッテリの電力で賄う場合、バッテリに蓄電された電力は、電気加熱触媒と走行用モータで消費する。 In an internal combustion engine equipped with an electrically heated catalyst, the exhaust purification rate can be increased by passing electricity through the electrically heated catalyst before starting the internal combustion engine, and starting the internal combustion engine after the temperature of the electrically heated catalyst has reached its activation temperature and the warm-up of the electrically heated catalyst has been completed. When the power for the electrically heated catalyst is provided by the power of the driving battery, the power stored in the battery is consumed by the electrically heated catalyst and the driving motor.
ハイブリッド車両のシステムが停止し、次回のトリップ(システムの起動)までの時間が長い場合、電気加熱触媒の温度は外気温まで低下するので、次回のトリップの開始時には、電気加熱触媒を暖機するために必要な電力が多くなるとともに、電気加熱触媒の暖機完了までの時間が長くなる。このため、電気加熱触媒の暖機が完了するまでの間に走行用モータで消費する電力も多くなる。したがって、排気の浄化率を高めるために、トリップの開始時、内燃機関の始動前に電気加熱触媒に通電を行い、電気加熱触媒の温度が活性温度に達して電気加熱触媒の暖機が完了したあとに、内燃機関を始動するようにした場合、多くの電力を消費する。このため、蓄電装置の蓄電量が少ないと、電気加熱触媒の暖機完了前に、蓄電装置の蓄電量が低下してしまい、内燃機関を始動し発電を行う場合もあり、排気の浄化率が低下する懸念がある。 When the hybrid vehicle system is stopped and there is a long time until the next trip (system startup), the temperature of the electrically heated catalyst drops to the outside air temperature, so that at the start of the next trip, more power is required to warm up the electrically heated catalyst, and it takes longer for the electrically heated catalyst to warm up. This also increases the amount of power consumed by the drive motor until the electrically heated catalyst warms up. Therefore, in order to increase the purification rate of exhaust gases, if current is applied to the electrically heated catalyst before the internal combustion engine is started at the start of a trip, and the internal combustion engine is started after the temperature of the electrically heated catalyst reaches the activation temperature and the warm-up of the electrically heated catalyst is completed, a lot of power will be consumed. For this reason, if the amount of storage in the power storage device is low, the amount of storage in the power storage device will decrease before the electrically heated catalyst warms up, and the internal combustion engine may be started to generate electricity, which may result in a decrease in the purification rate of exhaust gases.
本開示の目的は、ハイブリッド車両において、トリップの開始時に、排気の浄化率が低下することを抑制することである。 The objective of this disclosure is to prevent a decrease in the exhaust purification rate in a hybrid vehicle at the start of a trip.
本開示のハイブリッド車両は、走行用電動機と、走行用電動機に電力を供給する蓄電装置と、内燃機関に駆動され蓄電装置に供給する電力を発電する発電機と、制御装置とから構成されたハイブリッドシステムを備え、内燃機関を停止した状態で走行用電動機の動力で走行するEV走行が可能なハイブリッド車両である。内燃機関は、蓄電装置の電力で加熱可能な電気加熱触媒を備え、制御装置は、ハイブリッドシステムの停止時に、蓄電装置のSOCが所定値を下回る場合、SOCが所定値以上になるまで内燃機関を作動して蓄電装置を充電したあと、内燃機関を停止するよう、構成されている。所定値は、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能なSOCである。 The hybrid vehicle disclosed herein is a hybrid vehicle that includes a hybrid system made up of a traction motor, a power storage device that supplies power to the traction motor, a generator that is driven by the internal combustion engine and generates power to be supplied to the power storage device, and a control device, and is capable of EV driving by running on the power of the traction motor with the internal combustion engine stopped. The internal combustion engine includes an electrically heated catalyst that can be heated with the power of the power storage device, and the control device is configured to operate the internal combustion engine until the SOC reaches or exceeds the predetermined value to charge the power storage device and then stop the internal combustion engine if the SOC of the power storage device falls below a predetermined value when the hybrid system is stopped. The predetermined value is an SOC that heats the electrically heated catalyst until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and allows EV driving.
この構成によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関を停止した状態で走行用電動機の動力で走行するEV走行が可能である。制御装置は、ハイブリッドシステムの停止時に、蓄電装置のSOCが所定値を下回る場合、SOCが所定値以上になるまで内燃機関を作動して蓄電装置を充電したあと、内燃機関を停止する。そして、所定値は、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能なSOCとされている。なお、蓄電装置のSOC((State Of Charge)は、蓄電装置の蓄電量を示す値であり、たとえば、蓄電装置の満充電容量に対する現在の蓄電量を百分率で表される。 With this configuration, the hybrid vehicle is capable of EV driving, running on the power of the traction motor with the internal combustion engine stopped. If the SOC of the power storage device falls below a predetermined value when the hybrid system is stopped, the control device operates the internal combustion engine until the SOC reaches or exceeds the predetermined value to charge the power storage device, and then stops the internal combustion engine. The predetermined value is an SOC that allows the electrically heated catalyst to be heated until the temperature of the electrically heated catalyst reaches its activation temperature when the hybrid system is started, and allows EV driving. The SOC (State Of Charge) of the power storage device is a value that indicates the amount of electricity stored in the power storage device, and is expressed, for example, as a percentage of the current amount of electricity stored in the power storage device relative to the full charge capacity of the power storage device.
したがって、トリップの開始時にハイブリッドシステムが起動されたとき、蓄電装置のSOCは、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能な値(蓄電量)になっているので、電気加熱触媒の温度が活性温度になり電気加熱触媒の暖機が完了したあとに、内燃機関を始動でき、排気の浄化率が低下することを抑制できる。 Therefore, when the hybrid system is started at the start of a trip, the SOC of the power storage device is at a value (amount of stored electricity) that allows the electrically heated catalyst to be heated until its temperature reaches its activation temperature and allows EV driving, so that after the temperature of the electrically heated catalyst reaches its activation temperature and warm-up of the electrically heated catalyst is completed, the internal combustion engine can be started and a decrease in the purification rate of the exhaust gas can be prevented.
好ましくは、所定値は、ハイブリッドシステムの起動時における外気温を表すパラメータに基づいて設定されてよい。 Preferably, the predetermined value may be set based on a parameter representing the outside air temperature at the time of starting the hybrid system.
ハイブリッドシステムの起動時の電気加熱触媒の温度は、外気温度に影響を受ける。たとえば、外気温度が低いほど、電気加熱触媒の温度も低くなり、電気加熱触媒を暖機するために必要な電力が多くなるとともに、電気加熱触媒の暖機完了までの時間が長くなる。この構成によれば、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能なSOCは、ハイブリッドシステムの起動時における外気温を表すパラメータに基づいて設定されるので、比較的精度良く設定することができる。 The temperature of the electrically heated catalyst when the hybrid system is started is affected by the outside air temperature. For example, the lower the outside air temperature, the lower the temperature of the electrically heated catalyst, and the more power is required to warm up the electrically heated catalyst and the longer it takes to complete warming up of the electrically heated catalyst. With this configuration, when the hybrid system is started, the electrically heated catalyst is heated until the temperature of the electrically heated catalyst reaches its activation temperature, and the SOC at which EV driving is possible is set based on a parameter that represents the outside air temperature when the hybrid system is started, so it can be set relatively accurately.
好ましくは、所定値は、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行ったときに、蓄電装置から放電された電力量を学習することにより算出してもよい。 Preferably, the predetermined value may be calculated by heating the electrically heated catalyst until its temperature reaches its activation temperature when the hybrid system is started, and learning the amount of electricity discharged from the power storage device when EV driving is performed.
ハイブリッドシステムの起動時の電気加熱触媒の温度は、外気温度に影響を受け、外気温度はハイブリッド車両が置かれた環境(季節、気候、地域等)よって変化する。また、ハイブリッド車両のユーザによって、電気加熱触媒の暖機中におけるEV走行中の走行パターン(電力消費量)が相違する。この構成によれば、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能なSOCを、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行ったときに、蓄電装置から放電された電力量を学習することにより算出するので、ハイブリッド車両の置かれた環境やユーザの運転特性を加味して算出することができる。 The temperature of the electrically heated catalyst at the start of the hybrid system is affected by the outside air temperature, which changes depending on the environment (season, climate, region, etc.) in which the hybrid vehicle is placed. In addition, the driving pattern (power consumption) during EV driving while the electrically heated catalyst is warming up differs depending on the user of the hybrid vehicle. With this configuration, the SOC at which the electrically heated catalyst is heated to its activation temperature at the start of the hybrid system and EV driving is possible is calculated by learning the amount of power discharged from the power storage device when the electrically heated catalyst is heated to its activation temperature at the start of the hybrid system and EV driving is performed, so that the calculation can be performed taking into account the environment in which the hybrid vehicle is placed and the driving characteristics of the user.
好ましくは、制御装置を、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行っているとき、蓄電装置のSOCが下限値以下になった場合、内燃機関を始動して発電機による発電を行い蓄電装置を充電するよう構成してもよい。 Preferably, the control device may be configured to heat the electrically heated catalyst when the hybrid system is started, and when the SOC of the power storage device falls below a lower limit while the vehicle is running in EV mode, start the internal combustion engine, generate electricity using the generator, and charge the power storage device.
この構成によれば、EV走行によって消費される電力量が、当初の想定より多くなるなどして、電気加熱触媒の暖機が完了する前に、蓄電装置のSOCが下限値まで低下してしまった場合、内燃機関を始動して発電機による発電を行い蓄電装置が充電される。これにより、蓄電装置が劣化することを抑止できる。 According to this configuration, if the amount of electricity consumed by EV driving becomes greater than initially expected, and the SOC of the power storage device falls to the lower limit before the warm-up of the electrically heated catalyst is completed, the internal combustion engine is started to generate electricity using the generator, and the power storage device is charged. This makes it possible to prevent the power storage device from deteriorating.
好ましくは、制御装置は、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行っているとき、走行用電動機の出力を制限するよう構成されてもよい。 Preferably, the control device may be configured to heat the electrically heated catalyst when the hybrid system is started up until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature, and to limit the output of the traction electric motor when EV driving is being performed.
この構成によれば、EV走行時に走行用電動機で消費する電力を制限することができるので、電気加熱触媒の暖機が完了する前に蓄電装置のSOCが下限値まで低下することを抑止できる。 This configuration limits the power consumed by the traction motor during EV driving, preventing the SOC of the power storage device from dropping to the lower limit before the electrically heated catalyst has finished warming up.
好ましくは、制御装置は、蓄電装置のSOCが、出力制限閾値以下になったとき、走行用電動機の出力を制限するよう構成されてもよい。 Preferably, the control device may be configured to limit the output of the traction motor when the SOC of the power storage device falls below an output limit threshold.
この構成によれば、蓄電装置のSOCが出力制限閾値に低下するまでは、走行用電動機の出力を制限しないので、蓄電装置のSOCが出力制限閾値に低下するまでは、良好なドライバビリティを確保できる。 With this configuration, the output of the traction motor is not limited until the SOC of the power storage device falls to the output limit threshold, ensuring good drivability until the SOC of the power storage device falls to the output limit threshold.
好ましくは、内燃機関は、蓄電装置の電力で駆動される電動過給機を備え、制御装置は、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行っているとき、電動過給機を駆動するよう構成されてもよい。 Preferably, the internal combustion engine is equipped with an electric supercharger driven by the power of the power storage device, and the control device may be configured to heat the electrically heated catalyst until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and to drive the electric supercharger when EV driving is being performed.
この構成によれば、電動過給機が駆動されることにより、電力で加熱された空気が電気加熱触媒内を流動するので、電気加熱触媒の暖機を促進することができる。 With this configuration, when the electric supercharger is driven, air heated by electricity flows through the electrically heated catalyst, accelerating the warming up of the electrically heated catalyst.
好ましくは、内燃機関は、電気加熱触媒の上流の排気通路に空気を供給するエアポンプを備え、制御装置は、ハイブリッドシステムの起動時に、電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒を加熱し、かつ、EV走行を行っているとき、エアポンプを駆動するよう構成されてもよい。 Preferably, the internal combustion engine is equipped with an air pump that supplies air to the exhaust passage upstream of the electrically heated catalyst, and the control device may be configured to heat the electrically heated catalyst until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and to drive the air pump when EV driving is being performed.
この構成によれば、エアポンプが駆動されることにより、電力で加熱された空気が電気加熱触媒内を流動するので、電気加熱触媒の暖機を促進することができる。 With this configuration, when the air pump is driven, air heated by electricity flows through the electrically heated catalyst, accelerating the warming up of the electrically heated catalyst.
好ましくは、報知装置をさらに備え、制御装置を、ハイブリッドシステムの停止時に、蓄電装置のSOCが所定値以上になるまで内燃機関を作動しているとき、内燃機関が作動していることを、報知装置で報知するよう構成してもよい。 Preferably, the control device may further include an alarm device, and the control device may be configured to notify the user by the alarm device that the internal combustion engine is operating when the hybrid system is stopped and the internal combustion engine is operating until the SOC of the power storage device reaches or exceeds a predetermined value.
この構成によれば、ハイブリッドシステムの停止操作を行ったあとに、内燃機関が作動していても、その作動が正常である(異常ではない)ことを、知らせることができる。 With this configuration, even if the internal combustion engine is still operating after the hybrid system has been stopped, it is possible to inform the driver that the engine is operating normally (not abnormally).
本開示によれば、ハイブリッド車両において、トリップの開始時に、排気の浄化率が低下することを抑制することができる。 According to the present disclosure, in a hybrid vehicle, it is possible to suppress a decrease in the exhaust purification rate at the start of a trip.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 The following describes in detail the embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated.
図1は、本実施の形態に係わるハイブリッド車両Vの全体構成図である。ハイブリッド車両Vは、エンジン1と、第1モータジェネレータ(以下「第1MG」と称する。)2と、第2モータジェネレータ(以下「第2MG」と称する。)3と、蓄電装置7と、HV-ECU(Electronic Control Unit)100とから構成されるハイブリッドシステムHを搭載している。
Figure 1 is an overall configuration diagram of a hybrid vehicle V according to this embodiment. The hybrid vehicle V is equipped with a hybrid system H that is composed of an
エンジン1は、排気浄化装置を備えた、圧縮自己着火式内燃機関(ディーゼルエンジン)であり、その詳細は後述する。第1MG2および第2MG3は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。
ハイブリッド車両Vはシリーズハイブリッド車であり、第1MG2は、エンジン1によって駆動される発電機(ジェネレータ)として用いられる。第1MG2が発電した交流電力は、第1インバータ4によって直流電力に変換され、昇圧コンバータ6を介して蓄電装置7に供給し、蓄電装置7を充電する。このとき、昇圧コンバータ6は、降圧回路として動作する。また、第1MG2が発電した電力は、第2インバータ5を介して第2MG3へ供給される。第1インバータ4は、蓄電装置7から供給された直流電力を、第1MG2を駆動するための交流電力に変換して、第1MG2を用いて、エンジン1をクランキング、あるいは、モータリングするようにしてもよい。
The hybrid vehicle V is a series hybrid vehicle, and the first MG2 is used as a generator driven by the
第2MG3は、主として電動機として動作し、駆動輪8を駆動する。第2MG3は、本開示の「走行用電動機」に相当する。第2MG3は、蓄電装置7からの電力および第1MG2の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、第2MG3の駆動力は駆動輪8に伝達される。一方、ハイブリッド車両Vの制動時や下り坂では、第2MG3は、発電機として動作して回生発電を行なう。第2MG3が発電した電力は、第2インバータ5を介して蓄電装置7に充電される。また、第2インバータ5は、昇圧コンバータ6で昇圧された蓄電装置7の直流電力を、第2MG3を駆動するための交流電力に変換する。
The second MG3 mainly operates as an electric motor and drives the
蓄電装置7は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置7は、第1MG2および第2MG3の少なくとも一方が発電した電力を受けて充電される。そして、蓄電装置7は、その蓄えられた電力を第2インバータ5、および第1インバータ4へ供給する。なお、蓄電装置7として電気二重層キャパシタ等も採用可能である。
The
蓄電装置7には、監視ユニット7aが設けられる。監視ユニット7aには、蓄電装置7の電圧、入出力電流および温度をそれぞれ検出する電圧センサ、電流センサおよび温度センサ(いずれも図示せず)が含まれる。監視ユニット7aは、各センサの検出値(蓄電装置7の電圧、入出力電流および温度)をBAT-ECU110に出力する。
The
なお、降圧コンバータ9は、蓄電装置7の直流電力を降圧して、後述する電動過給機30および電気ヒータ78に供給する。
The step-down
ハイブリッド車両Vは、さらに、BAT-ECU110と、各種センサ120と、通信装置130と、ナビゲーション装置140と、HMI(Human Machine Interface)装置150と、E/G-ECU200とを備える。HV-ECU100、BAT-ECU110、およびE/G-ECU200は、CAN(Controller Area Network)150を通じて互いに通信可能に構成されている。
The hybrid vehicle V further includes a BAT-
制御装置としてのHV-ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、処理プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、各種信号を入出力するための入出力ポート(図示せず)等を含み、メモリ(ROMおよびRAM)に記憶された情報、各種センサ120からの情報、BAT-ECU110、E/G-ECU200からの情報に基づいて、所定の演算処理を実行する。そして、HV-ECU100は、演算処理の結果に基づいて、第1インバータ4、第2インバータ5、および昇圧コンバータ6を制御するとともに、E/G-ECU200に指令を出力する。
The HV-
HV-ECU100は、ハイブリッドシステムHの停止中に、パワースイッチ(イグニッションスイッチ)121が操作されると、ハイブリッドシステムHを起動して、ハイブリッド車両Vを走行可能な状態にする。また、ハイブリッドシステムHの作動中(起動中)に、パワースイッチ121が操作されると、ハイブリッドシステムHを停止する。これにより、ハイブリッド車両Vは、次回のトリップに備えて停止状態になる。
When the power switch (ignition switch) 121 is operated while the hybrid system H is stopped, the HV-
BAT-ECU110も、CPU、ROM、RAM、入出力ポート等を含む(いずれも図示せず)。BAT-ECU110は、監視ユニット7aからの蓄電装置7の入出力電流および/または電圧の検出値に基づいて蓄電装置7の蓄電量を示すSOCを算出する。SOCは、蓄電装置7の満充電容量に対する現在の蓄電量を百分率で表される。そして、BAT-ECU110は、算出されたSOCをHV-ECU100へ出力する。なお、HV-ECU100においてSOCを算出してもよい。
The BAT-
各種センサ120は、たとえば、アクセルペダルセンサ、エンジン回転数センサ、車速センサ、外気温センサ、触媒温度センサ、等を含む。アクセルペダルセンサは、ユーザによるアクセルペダル操作量(以下「アクセル開度」ともいう)APを検出する。エンジン回転数センサは、エンジン1の回転速度(回転数)NEを検出する。車速センサは、ハイブリッド車両Vの速度(車速)SPDを検出する。外気温センサは、外気温度を検出する。触媒温度センサ122(図2参照)は、後述する選択還元触媒の温度を検出する。
The
通信装置130は、各種通信I/F(インターフェース)を含んで構成される。通信装置130は、DCM(Data Communication Module)を含んでもよい。通信装置130は、5G(第5世代移動通信システム)対応の通信I/Fを含んでもよい。HV-ECU100は、通信装置130を通じてハイブリッド車両V外部の通信装置と無線通信を行なうように構成される。
The
ナビゲーション装置140は、図示しない、ナビゲーションECUと、地図情報データベース(DB)と、GPS(Global Positioning System)受信部と、交通情報受信部とを含む。ナビゲーションECUは、CPU、ROM、RAM、入出力ポート等を含み、地図情報DB、GPS受信部および交通情報受信部から受ける各種情報や信号に基づいて、ハイブリッド車両Vの現在位置、並びにその周辺の地図情報および渋滞情報等をHV-ECU100およびHMI装置150へ出力する。
The
HMI装置150は、ハイブリッド車両Vの運転を支援するための情報をユーザに提供する装置である。HMI装置150は、代表的には、車室内に設けられたディスプレイであり、スピーカ等も含む。HMI装置150は、視覚情報(図形情報、文字情報)や聴覚情報(音声情報、音情報)等を出力することによって様々な情報をユーザに提供する。
The
エンジン1の運転状態を制御するE/G-ECU200は、HV-ECU100と同様に、CPU、メモリ(ROMおよびRAM)、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み、各種センサ120からの情報、HV-ECU100からの情報に基づいて、所定の演算処理を実行し、エンジン1を制御する。
The E/G-
図2は、エンジン1の概略構成図である。エンジン1は、ディーゼルエンジンであり、エンジン本体10のシリンダ(気筒)12に形成された燃焼室に、燃料噴射弁(インジェクター)14から燃料を噴射し、圧縮自己着火を行う内燃機関である。エンジン1の吸気通路20には、エアクリーナ22、インタークーラ24、および吸気絞り弁(電子制御スロットル)26が設けられており、エアクリーナ22で異物が除去された新気(空気)は、電動過給機30のコンプレッサ32で過給(圧縮)され、インタークーラ24で冷却されて、吸気マニホールド28に供給され、吸気ポートから各燃焼室に供給される。電動過給機30のコンプレッサ32は、モータ34によって回転駆動される。
Figure 2 is a schematic diagram of the
燃焼室から排出される排気(排気ガス)は、排気マニホールド50に集められ、排気通路52を介して外気に放出される。なお、図示しないが、エンジン1は、排気の一部を吸気マニホールド28に還流するEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置を備える。
The exhaust gas discharged from the combustion chamber is collected in the
排気通路52には、上流側から、酸化触媒70、DPF(Diesel Particulate Filter)72、選択還元触媒74、酸化触媒76が設けられている。酸化触媒70は、排気中の一酸化炭素(CO)を二酸化炭素(CO2)に酸化し、排気中の炭化水素(HC)を水(H2O)とCO2に酸化する。また、排気中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に酸化する。これは、窒素酸化物(NOx)の還元反応は、NOとNO2が1:1の比率のとき、反応速度が速いため、ディーゼルエンジンの排気中にはNOが多く含まれているため、排気中のNOをNO2に酸化して、NOとNO2の比を1:1に近づけるためである。
In the
DPF72は、排気中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を適宜燃焼除去することにより、浄化する。選択還元触媒(以下、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒とも称する)74は、排気中のNOxを還元浄化する。酸化触媒76は、SCR触媒74から排出された(スリップした)アンモニアを酸化して浄化する。
The
SCR触媒74は、たとえば、セラミック担体に銅(Cu)イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであり、アンモニア(NH3)を還元剤として用いることにより、高い浄化率を示すものである。還元剤として利用するアンモニアは、SCR触媒74の上流の排気通路に供給した尿素水を加水分解することにより生成する。SCR触媒74の上流の排気通路には、尿素添加弁(尿素水噴射インジェクター)80が設けられ、尿素水タンク82から図示しないポンプによって圧送される尿素水を、尿素添加弁80から、SCR触媒74の上流の排気通路52に噴射する。
The
本実施の形態において、SCR触媒74は電気加熱触媒(EHC(Electrically Heated Catalyst))として構成されている。SCR触媒74の上流側には、SCR触媒74と一体的に電気ヒータ78が設けられており、電気ヒータ78に通電を行うことにより、触媒を担持した担体を加熱することができる。なお、SCR触媒74の触媒担体を、通電されると電気抵抗となって発熱する材料(たとえば、SiC(炭化ケイ素))から形成して、電気加熱触媒としてもよい。
In this embodiment, the
触媒温度センサ122は、SCR触媒74の温度、たとえば触媒床温を検出する。なお、電動過給機30のモータ34および電気ヒータ78は、降圧コンバータ9で降圧された蓄電装置7の電力により駆動される。
The
上記のように構成されたエンジン1では、排気中のNOxは、SCR触媒74によって還元浄化される。SCR触媒74において、排気中のNOxを良好に浄化するためには、SCR触媒74の温度が活性温度になり、十分に活性化していることが望ましい。たとえば、SCR触媒74の温度が200℃以上のとき、90%以上の浄化率が得られ、良好な浄化性能を発揮する。
In the
〈通常時制御〉
本実施の形態において、HV-ECU100は、SCR触媒74の温度が活性温度になり、十分に活性化している状態では、通常時制御を実行する。HV-ECU100で実行される通常時制御は、たとえば、以下のような制御である。
<Normal control>
In the present embodiment, the HV-
まず、アクセル開度APと車速SPDをパラメータとして要求駆動力を算出し、要求駆動力に基づいて第2MG3の指令トルクTmを求める。第2MGが指令トルクTmを出力するために必要な電力(走行電力)PWsを算出し、蓄電装置7のSOCと目標SOC*の差に基づいて充電電力PWb(SOCが目標SOC*より大きいときは、負の値になる)を算出する。そして、走行用電力PWsと充電電力PWbを加算して、要求発電量PW*を算出する。
First, the required driving force is calculated using the accelerator opening AP and vehicle speed SPD as parameters, and the command torque Tm of the second MG3 is obtained based on the required driving force. The power (driving power) PWs required for the second MG to output the command torque Tm is calculated, and the charging power PWb (which will be a negative value when the SOC is greater than the target SOC*) is calculated based on the difference between the SOC of the
HV-ECU100は、要求発電量PW*に基づいて第1MG2の目標回転数NG*を算出し、要求発電量PW*と目標回転数NG*とから第1MG2の目標トルクTG*を求める。HV-ECU100は、第2MG3が指令トルクTmで駆動されるよう第2インバータ5を制御するともに、目標トルクTG*をエンジンECU200へ出力する。エンジンECU200は、第1MG2のトルクが目標トルクTG*になるよう燃料噴射量を決定し、エンジン1を作動(運転)する。
The HV-
SCR触媒74において、排気中のNOxを良好に浄化するためには、SCR触媒74の温度が活性温度になり、十分に活性化していることが望ましい。特に、ハイブリッドシステムHが停止し、次回のトリップ(ハイブリッドシステムHの起動)までの時間が長い場合、SCR触媒74の温度は外気温まで低下する。このように、SCR触媒74の温度が低い場合、エンジン1の作動(運転)を停止し、電気ヒータ78に通電してSCR触媒74を加熱し、SCR触媒74の温度が活性温度に達してSCR触媒74の暖機が完了したあと、エンジン1を始動することにより、排気の浄化率を向上することができる。
In order for the
本実施の形態において、トリップの開始時(ハイブリッドシステムHの起動時)に、SCR触媒74の温度が低い場合、エンジン1の作動(運転)を停止し、電気ヒータ78に通電してSCR触媒74を加熱し、SCR触媒74の温度が活性温度に達してSCR触媒74の暖機が完了するまでの間、エンジン1を停止した状態で第2MG3の動力で走行するEV走行を行う制御を、起動時制御とも称する。本実施の形態では、SCR触媒74の暖機が完了するまで、要求発電量PW*を0に設定することにより、エンジン1を停止した状態で第2MG3の動力で走行するEV走行を行うことができる。
In this embodiment, when the temperature of the
図3は、起動時制御において、トリップ開始時のSOCが小さい場合における、SCR触媒74の温度とSCOの推移を示す図である。図3(A)は、SCR触媒74の温度の変化を示しており、図3(B)は、SOCの変化を示している。時刻t0でハイブリッドシステムHが起動すると、電気ヒータ78への通電が開始されるとともに、EV走行による走行が開始される。電気ヒータ78によってSCR触媒74が加熱され、図3(A)に示すように、SCR触媒74の温度が上昇し、時刻t2において、SCR触媒74の温度が活性温度Taに到達する。なお、活性温度Taは、たとえば、SCR触媒74の浄化率が90%以上になる温度であってよい。
Figure 3 shows the transition of the temperature and SCO of the
蓄電装置7に蓄電された電力が、電気ヒータ78への通電、および、EV走行による第2MG3によって消費される(なお、後述するように、電動過給機30を駆動する場合には、モータ34によっても消費される)とともに、第1MG2による発電は行われないので、図3(B)に示すように、SOCが低下し、時刻t1において、下限値Sfまで低下する。下限値Sfは、SOCがこの値より下回ると、蓄電装置7(バッテリ)の劣化が進行する値として設定されており、たとえば20%である。SOCが下限値Sfまで低下した時刻t1では、エンジン1を始動して第1MG2で発電を行い、蓄電装置7の強制充電を行う。したがって、時刻t1以降は、SOCが徐々に大きくなる。
The electric power stored in the
時刻t1でエンジン1が始動されたとき、SCR触媒74の温度は活性温度Taより低いので、排気浄化性能が比較的低い状態でエンジン1が運転されてしまうという懸念が生じる。
When
図4は、起動時制御において、トリップ開始時のSOCが大きい場合における、SCR触媒74の温度とSCOの推移を示す図である。図4(A)は、SCR触媒74の温度の変化を示しており、図4(B)は、SOCの変化を示している。時刻t0でハイブリッドシステムHが起動すると、電気ヒータ78への通電が開始され、EV走行による走行が開始される。
Figure 4 shows the changes in temperature and SCO of the
図4(A)に示すように、SCR触媒74の温度が上昇し、図3(A)と同様に、時刻t2において、SCR触媒74の温度が活性温度Taに到達する。
As shown in FIG. 4(A), the temperature of the
蓄電装置7のSOCは、図4(B)に示すように、トリップ開始時に大きな値であるので、SCR触媒74の温度が活性温度Taに達する時刻t2において、下限値Sf以上の値を維持している。そして、時刻t2でSCR触媒74の暖機が完了すると、起動時制御から通常時制御に移行し、時刻t3でエンジン1が始動されて、第1MG2の発電量が要求発電量PW*になるよう、エンジン1および第1MG2が制御されるので、SOCが徐々に大きくなる。時刻t3でエンジン1が始動されたとき、SCR触媒74の暖機が完了しているので、排気の浄化率が低下することを抑制できる。
As shown in FIG. 4(B), the SOC of the
このように、トリップ開始時のSOCが、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が可能な蓄電量であれば、SCR触媒74の暖機後にエンジン1が始動されるので、トリップの開始時に排気の浄化率が低下することを抑制できる。
In this way, if the SOC at the start of the trip is such that the
〈停止時SOC制御〉
本実施の形態では、トリップ開始時のSOCが、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が可能な蓄電量になるよう、ハイブリッドシステムHの停止時に、停止時SOC制御を実行する。
<SOC control during stop>
In this embodiment, when the hybrid system H is stopped, stop-time SOC control is executed so that the SOC at the start of the trip is such that electricity is supplied to the
図5は、HV-ECU100で実行される、停止時SOC制御の処理を説明する概略フローチャートである。このフローチャートは、ハイブリッドシステムHの作動中(起動中)にパワースイッチ121が操作され、ハイブリッドシステムHを停止するときに、処理が実行される。
Figure 5 is a schematic flow chart illustrating the process of stop-time SOC control executed by the HV-
ハイブリッドシステムHの作動中にパワースイッチ121が操作されると、まず、ステップ(以下、ステップをSと略す)10において、蓄電装置7のSOCが走行開始時下限値Sl以上か否かを判定する。なお、SOCは、BAT-ECU110で算出したSOCを用いてよい。走行開始時下限値Slは、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が可能な、蓄電装置7の蓄電量であり、走行開始時下限値Sl算出処理によって算出される。なお、走行開始時下限値Slは、本開示の「所定値」に相当する。
When the
図6は、HV-ECU100で実行される、走行開始時下限値Sl算出処理の概略フローチャートである。このフローチャートも、ハイブリッドシステムHの作動中(起動中)にパワースイッチ121が操作され、ハイブリッドシステムHを停止するときに実行される。図6を参照して、S20では、ハイブリッド車両Vの現在位置を取得する。たとえば、ナビゲーション装置140のGPS受信部で受信したGPS情報に基づいて、現在位置を取得してよい。
Figure 6 is a schematic flowchart of the process for calculating the lower limit value Sl at the start of driving, which is executed by the HV-
続く、S21では、ハイブリッド車両Vの現在位置に基づいて、次回走行開始時の外気温度THを推定する。たとえば、通信装置130を介して、気象情報データベース(DB)を有するサーバ500(図1参照)と通信を行い、サーバ500の気象情報DBから、現在から24時間以内における現在位置の外気温度(気温)の推移を取得し、最も低い温度を次回走行開始時の外気温度THとして推定してよい。なお、ユーザによって、次回の走行開始(トリップ開始)予定日時が、ナビゲーション装置140等に入力(設定)されている場合は、入力された走行開始予定日時における現在位置の外気温度(気温)を、サーバ500の気象情報DBから取得し、外気温度THとして推定してもよい。
Next, in S21, the outside air temperature TH at the start of the next trip is estimated based on the current position of the hybrid vehicle V. For example, communication may be performed via the
続く、S22では、S21で推定した次回走行開始時の外気温度THに基づいて、加熱必要電力量KWを算出する。加熱必要電力量KWは、SCR触媒74の温度が外気温度TH(走行開始時の外気温度TH)であると仮定したとき、電気ヒータ78の加熱によって、SCR触媒74の温度を活性温度Taまで昇温するのに必要な電力量である。加熱必要電力量KWは、活性温度Taと外気温度THの差、SCR触媒74の熱容量、排気通路52やSCR触媒74からの放熱量等を用いて、算出することも可能であるが、本実施形態では、予め実験等により、外気温度THと加熱必要電力量KWとの関係を求め、予めマップを作成し、メモリに格納しておく。そして、外気温度THをパラメータとして、マップを参照することにより、加熱必要電力量KWを算出する。
In the next step S22, the heating power requirement KW is calculated based on the outside air temperature TH estimated in S21 at the start of the next drive. The heating power requirement KW is the amount of power required to raise the temperature of the
続く、S23では、EV走行必要電力量DWを算出する。EV走行必要電力量DWは、SCR触媒74の温度が外気温度TH(走行開始時の外気温度TH)であると仮定したとき、電気ヒータ78の加熱によって、SCR触媒74の温度を活性温度Taまで昇温するのに必要な時間の間、EV走行によって第2MG3が消費する電力量である。EV走行必要電力量DWは、予め実験等によって、外気温度THをパラメータとしたマップを作成し、メモリに格納しておく。たとえば、外気温が外気温度THであり、かつ、SCR触媒74の温度が外気温度THの状態から、WLTC(Worldwide harmonized Light duty Test Cycle)モードの市街地モードを適用して、ハイブリッド車両VをEV走行させる。このEV走行に際して、電気ヒータ78に定格電力を通電(供給)して、SCR触媒74を加熱する。そして、走行開始からSCR触媒74の温度が活性温度Taに達するまでに、第2MG3で消費した(第2MG3に供給した)電力量を、EV走行必要電力量DWとして求め、外気温度THをパラメータとしたマップを作成する。そして、外気温度THをパラメータとして、マップを参照することにより、EV走行必要電力量DWを算出する。なお、上述した、外気温度THをパラメータとした加熱必要電力量KWのマップも、この実験等において、走行開始からSCR触媒74の温度が活性温度Taに達するまでに、電気ヒータ78で消費した電力量から作成される。
Next, in S23, the amount of electric power DW required for EV driving is calculated. The amount of electric power DW required for EV driving is the amount of electric power consumed by the second MG3 during EV driving during the time required for heating the
続く、S24では、S22で算出した加熱必要電力量KWとS23で算出したEV走行必要電力量DWとに基づいて、走行開始時下限値Slを算出する。たとえば、蓄電装置7のSOCの下限値Sfにおける蓄電量に、加熱必要電力量KWとEV走行必要電力量DWを加算した蓄電量に相当するSOCを、走行開始時下限値Slとして算出し、S25へ進む。
Next, in S24, a lower limit value Sl at the start of driving is calculated based on the amount of power required for heating KW calculated in S22 and the amount of power required for EV driving DW calculated in S23. For example, an SOC equivalent to the amount of power stored at the lower limit value Sf of the SOC of the
S25では、S24で算出した走行開始時下限値Slが、蓄電装置7のSOCの上限値Suを超えるか否かを判定する。上限値Suは、SOCがこの値以上になると、蓄電装置7の劣化が急速に進行する値であり、たとえば、90%であってよい。走行開始時下限値Slが上限値Su以下であれば、否定判定され今回のルーチンを終了する。また、走行開始時下限値Slが上限値Suより大きい場合は、肯定判定されS26進んで、走行開始時下限値Slを上限値Suでガードして(Slの値をSuに置き換えて)、今回のルーチンを終了する。
In S25, it is determined whether the lower limit value Sl at the start of running calculated in S24 exceeds the upper limit value Su of the SOC of the
図5に戻り、S10では、蓄電装置7のSOCが、上述のようにして算出された走行開始時下限値Sl以上か否かを判定する。SOCが走行開始時下限値Slより小さい場合には、否定判定されS11へ進む。
Returning to FIG. 5, in S10, it is determined whether the SOC of the
S11では、エンジン1が作動中か否かを判定し、エンジン1が停止しており否定判定されると、S12へ進んでエンジン1を始動したあと、S13へ進む。エンジン1が作動中であれば、肯定判定されS13へ進む。
In S11, it is determined whether the
S13では、第1MG2の発電量が要求発電量PW*になるよう、エンジン1および第1MG2を制御する。要求発電量PW*は、たとえば、エンジン1の燃料消費率が小さく、かつ、エンジン1の作動音が小さくなる領域でエンジン1が運転可能な値に設定されてよく、発電効率が高い運転領域に設定されてもよい。これにより、第1MG2による発電が行われ、蓄電装置7が充電されるのでSOCが上昇する。
In S13, the
続く、S14では、HMI装置150のディスプレイに、エンジン1が作動中であることを表示したあと、S10へ戻る。なお、S14における処理は、エンジン1が作動中であることをユーザに報知できればよく、たとえば、音や音声による報知であってもよい。
Next, in S14, the display of the
ハイブリッドシステムHの停止時にSOCが走行開始時下限値Sl以上であると、あるいは、蓄電装置7が充電されてSOCが走行開始時下限値Sl以上になると、S10で肯定判定されS15へ進む。
If the SOC is equal to or greater than the lower limit Sl when the hybrid system H is stopped, or if the
S15では、エンジン1を停止したあと、今回のルーチンを終了する。S15において、エンジン1を停止する際、少なくともひとつの気筒において、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバラップした状態でエンジン1が停止するよう、第1MG2でクランク角を調整してエンジン1を停止する。なお、S14でエンジン1が作動中であることを、ディスプレイに表示している場合は、その表示を停止する。
In S15,
図7は、停止時SOC制御における、SOCの推移を例示する図である。図7において、縦軸は蓄電装置7のSOCであり、横軸は時間である。時刻tsで、ハイブリッドシステムHの作動中(起動中)にパワースイッチ121が操作され、ハイブリッドシステムHを停止する。時刻tsにおいて、SOCが走行開始時下限値Slより小さいと、図5のS10で否定判定され、S13が処理されることにより、第1MG2による発電が行われ、蓄電装置7が充電されるのでSOCが上昇する。時刻teにおいて、蓄電装置7が充電されてSOCが走行開始時下限値Sl以上になると、エンジン1が停止する。これにより、次回のトリップ開始時におけるSOCが走行開始時下限値Sl以上なり、トリップ開始時のSOCを、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が可能な蓄電量にすることができる。
7 is a diagram illustrating the transition of the SOC in the stop SOC control. In FIG. 7, the vertical axis is the SOC of the
なお、図7において、目標SOC*は、通常時制御における蓄電装置7のSOCの目標値であり、本実施の形態では、所定の幅を有するSOC領域として設定されている。したがって、通常時制御における充電電力PWbは、SOCが目標SOC*の領域より下回ると正の値になり、SOCが目標SOC*の領域を上回ると負の値になる。また、SOCが目標SOC*の領域内にある場合、充電電力PWbは0に設定される。
In FIG. 7, the target SOC* is the target value of the SOC of the
〈起動時制御〉
本実施の形態では、トリップの開始時に、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行を行う、起動時制御を実行する。図8は、HV-ECU100で実行される、起動時制御の処理を説明する概略フローチャートである。このフローチャートは、ハイブリッドシステムHの停止中にパワースイッチ121が操作され、ハイブリッドシステムHが起動したときに、処理が実行される。
Start-up control
In this embodiment, at the start of a trip, power is supplied to the
パワースイッチ121が操作され、ハイブリッドシステムHが起動すると、まず、S30において、触媒温度センサ122で検出したSCR触媒の温度Tcが活性温度Ta以上か否かを判定する。SCR触媒74の温度Tcが活性温度Taより低い場合、否定判定されS31へ進む。
When the
S31では、電気ヒータ78に定格電力を通電(供給)するとともに、電動過給機30のモータ34に電力を供給してコンプレッサ32を駆動する。なお、エンジン1において、少なくともひとつの気筒において、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバラップしていない場合は、第1MG2を駆動して、少なくともひとつの気筒において、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングがオーバラップするクランク角にする。
In S31, the rated power is applied (supplied) to the
続く、S32では、エンジン1を停止した状態で、第2MG3が指令トルクTmで駆動されるよう第2インバータ5を制御し、EV走行を行う。指令トルクTmは、通常時制御と同様に、アクセル開度APと車速SPDをパラメータとして要求駆動力を算出し、要求駆動力が駆動輪8から出力されるよう、第2MG3の指令トルクTmが求められる。
Next, in S32, with the
S33では、SOCが下限値Sf以下であるか否かを判定する。SOCが下限値Sfより大きく、否定判定されるとS30へ戻る。 In S33, it is determined whether the SOC is equal to or lower than the lower limit Sf. If the SOC is greater than the lower limit Sf and the determination is negative, the process returns to S30.
SCR触媒の温度Tcが活性温度Ta以上であり、S30で肯定判定された場合、およびSOCが下限値Sf以下であり、S33で肯定判定された場合、S34へ進む。S34では、起動時制御から通常時制御に移行して、今回のルーチンを終了する。 If the temperature Tc of the SCR catalyst is equal to or higher than the activation temperature Ta and a positive judgment is made in S30, or if the SOC is equal to or lower than the lower limit Sf and a positive judgment is made in S33, the process proceeds to S34. In S34, the process transitions from startup control to normal control, and the current routine ends.
本実施の形態では、起動時制御が実行されることにより、トリップの開始時に、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が行われる。この際、電動過給機30が駆動され、吸気通路20からバルブタイミングがオーバラップしている燃焼室に流入した新気(空気)が、排気通路52内を流れる。これにより、電気ヒータ78で加熱された空気がSCR触媒74内を流れるので、SCR触媒74を効率的に加熱できる。
In this embodiment, by executing the startup control, at the start of a trip, the
また、EV走行によって消費される電力量が、当初の想定より多くなるなどして、SCR触媒74の暖機が完了する前に、蓄電装置7のSOCが下限値Sfまで低下してしまった場合(S33で肯定判定された場合)、通常制御に移行する。通常制御に移行すると、エンジン1が始動され、第1MG2による発電が行われ蓄電装置7が充電され、蓄電装置7が劣化することを抑止できる。
In addition, if the amount of power consumed by EV driving becomes greater than initially expected, and the SOC of the
本実施の形態によれば、停止時SOC制御を実行することにより、トリップ開始時におけるSOCが走行開始時下限値Sl以上なり、トリップ開始時のSOCを、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が可能な蓄電量にすることができる。そして、起動時制御を実行することにより、トリップの開始時に、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78への通電を行い、かつ、EV走行が行わる。したがって、トリップの開始時に、排気の浄化率が低下することを抑制することができる。
According to this embodiment, by executing the stop SOC control, the SOC at the start of the trip is equal to or greater than the lower limit Sl at the start of driving, and the SOC at the start of the trip is set to a storage amount that allows EV driving by energizing the
(変形例1)
本実施の形態では、起動時制御において、電気ヒータ78に通電を行っているとき、電動過給機30を駆動していた。しかし、排気通路52に電動エアポンプを設け、電動過給機30を駆動することに代えて、あるいは、加えて、電動エアポンプを駆動してもよい。たとえば、図1を参照して、破線で図示した電動エアポンプ40を、電気ヒータ78の上流の排気通路52に設ける。そして、起動時制御において、電気ヒータ78に通電を行うとき、電動エアポンプ40を駆動して、電気ヒータ78で加熱された空気がSCR触媒74内を流れるようにしてもよい。
(Variation 1)
In the present embodiment, when the
(変形例2)
本実施の形態では、走行開始時下限値Slを、次回走行開始時の外気温度THに基づいて算出していた。しかし、走行開始時下限値Slの算出方法は、これに限られない。変形例2では、走行開始時下限値Slを、ハイブリッドシステムHの起動時に、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78を通電し、かつ、EV走行を行ったときに、蓄電装置7から放電された電力量を学習することにより、算出する。
(Variation 2)
In the present embodiment, the lower limit value S1 at the start of traveling is calculated based on the outside air temperature TH at the start of the next traveling. However, the method of calculating the lower limit value S1 at the start of traveling is not limited to this. In the second modification, the lower limit value S1 at the start of traveling is calculated by energizing the
図9は、変形例2において、HV-ECU100で実行される、起動時制御の処理を説明する概略フローチャートである。変形例2では、走行開始時下限値Slは、起動時制御において算出される。図9に示したフローチャートは、図8のフローチャートにS41~S46を追加したものであり、S30~S34は図8のフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。
Figure 9 is a schematic flowchart illustrating the startup control process executed by HV-
図9において、S33で否定判定されると、すなわち、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78を通電し、かつ、EV走行が行われると、S41において、蓄電装置7の放電電力量HWを算出する。たとえば、監視ユニット7aの電流センサで検出した出力電流の値から放電電力を求め、放電電力を積算することにより、放電電力量HWを求めてよい。
In FIG. 9, if a negative determination is made in S33, i.e., the
S33で肯定判定された場合、S42へ進み、放電電力量HWにマージンαを加算した値(HW+α)を、放電電力量HWとしたあと(放電電力量HWを、HW+αに置き換えたあと)、S43へ進む。 If the result of S33 is positive, proceed to S42, add the margin α to the discharged power amount HW (HW+α) to set the discharged power amount HW (replace the discharged power amount HW with HW+α), and then proceed to S43.
S43において、電力量学習値GWを、以下の式(1)を用いて算出する。
GW=GWn*(1-k)+HW*k・・・・・(1)
GWnは、電力量学習値GWの前回値である。kは重み係数であり、0より大きく1より小さい値に設定され、たとえば、0.1であってよい。
In S43, the power amount learned value GW is calculated using the following formula (1).
GW=GWn*(1-k)+HW*k...(1)
GWn is the previous value of the power amount learned value GW. k is a weighting coefficient, which is set to a value greater than 0 and less than 1, and may be, for example, 0.1.
S43では、式(1)で算出した電力量学習値GWを前回値GWnとして、メモリに格納したあと、S44に進む。 In S43, the power amount learning value GW calculated using formula (1) is stored in memory as the previous value GWn, and then the process proceeds to S44.
S44では、S43で算出した電力量学習値GWに基づいて、走行開始時下限値Slを算出する。たとえば、蓄電装置7のSOCの下限値Sfにおける蓄電量に、電力量学習値GWを加算した蓄電量に相当するSOCを、走行開始時下限値Slとして算出し、S45へ進む。
In S44, the lower limit value Sl at the start of driving is calculated based on the power amount learning value GW calculated in S43. For example, the SOC corresponding to the amount of electricity stored in the
S45では、S44で算出した走行開始時下限値Slが、蓄電装置7のSOCの上限値Suを超えるか否かを判定する。走行開始時下限値Slが上限値Su以下であれば、否定判定され、S34へ進む。また、走行開始時下限値Slが上限値Suより大きい場合は、肯定判定されS46進んで、走行開始時下限値Slを上限値Suでガードして(Slの値をSuに置き換えて)、S34へ進む。
In S45, it is determined whether the lower limit value Sl at the start of running calculated in S44 exceeds the upper limit value Su of the SOC of the
変形例2によれば、ハイブリッドシステムHの起動時に、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78に通電してSCR触媒74を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能なSOC(走行開始時下限値Sl)を、ハイブリッドシステムHの起動時に、SCR触媒74の温度が活性温度Taになるまで、電気ヒータ78を通電し、かつ、EV走行を行ったときに、蓄電装置7から放電された電力量を学習した電力量学習値GWに基づいて算出している。したがって、ハイブリッド車両Vの置かれた環境やユーザの運転特性を加味して、走行開始時下限値Slを精度よく算出することができる。
According to the second modification, when the hybrid system H is started, the
(変形例3)
本実施の形態では、起動時制御において、図8のS32において、エンジン1を停止した状態で、第2MG3が指令トルクTmで駆動されるよう第2インバータ5を制御し、EV走行を行う。この際、指令トルクTmは、通常時制御と同様に、アクセル開度APと車速SPDをパラメータとして要求駆動力を算出し、要求駆動力が駆動輪8から出力されるよう、第2MG3の指令トルクTmが求められる。
(Variation 3)
8, in the startup control, the
ハイブリッド車両Vでは、蓄電装置7の容量が比較的小さい。このため、起動時制御におけるEV走行時に第2MG3で消費する電力量が大きいと、SCR触媒74の暖機が完了する前に、SOCが下限値Sfまで低下する頻度が高くなる懸念がある。変形例3では、EV走行を行っているとき、第2MG3の出力を制限し、第2MG3で消費する電力を制限して、SCR触媒74の暖機が完了する前に、SOCが下限値Sfまで低下することを抑制可能とする。
In the hybrid vehicle V, the capacity of the
図10は、変形例3において、HV-ECU100で実行される、起動時制御の処理を説明する概略フローチャートである。図10に示したフローチャートは、図8のフローチャートにS51、S52を追加したものであり、S30~S34は図8のフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。
Figure 10 is a schematic flowchart illustrating the startup control process executed by HV-
図10において、S32でEV走行を行うと、S51において、SOCが出力制限閾値Sd以下であるか否かを判定する。出力制限閾値Sdは、走行開始時下限値Slと下限値Sfの間の値として設定される。SOCが出力制限閾値Sdより大きい場合、否定判定されS33へ進む。SOCが出力制限閾値Sd以下の場合は、肯定判定されS52へ進む。 In FIG. 10, when EV driving is performed in S32, in S51, it is determined whether the SOC is equal to or lower than the output limit threshold Sd. The output limit threshold Sd is set as a value between the lower limit value Sl at the start of driving and the lower limit value Sf. If the SOC is greater than the output limit threshold Sd, a negative determination is made and the process proceeds to S33. If the SOC is equal to or lower than the output limit threshold Sd, a positive determination is made and the process proceeds to S52.
S52では、指令トルクTmの大きさを制限する。たとえば、指令トルクTmに上限値を設け、指令トルクTmが上限値より大きくならなよう制限を行ってよい。あるいは、指令トルクTmに、1より小さい係数kd(たとえば、0.7)を乗算した値を、指令トルクTmに置き換えて(Tm←Tm*kd)、第2MG3を駆動してもよい。S52のあとは、S33へ進む。 In S52, the magnitude of the command torque Tm is limited. For example, an upper limit may be set for the command torque Tm, and the command torque Tm may be limited so as not to exceed the upper limit. Alternatively, the command torque Tm may be multiplied by a coefficient kd (e.g., 0.7) that is smaller than 1, and the value may be replaced with the command torque Tm (Tm←Tm*kd) to drive the second MG3. After S52, the process proceeds to S33.
この変形例3によれば、起動時制御におけるEV走行時に、第2MG3の出力を制限し、第2MG3で消費する電力を制限するので、SCR触媒74の暖機が完了する前に、SOCが下限値Sfまで低下することを抑制できる。
According to this
本実施の形態では、停止時SOC制御において、SOCが走行開始時下限値Sl以上になると、エンジン1を停止し蓄電装置7の充電を終了している。しかし、SOCが走行開始時下限値Sl以上になっても、蓄電装置7の充電を終了せず、図7において点線で示すように、SOCが上限値Suに達した時点でエンジン1を停止し蓄電装置7の充電を終了してもよい。また、SOCが走行開始時下限値Slと上限値Suの間の任意の値に達したときに、エンジン1を停止し蓄電装置7の充電を終了してもよい。この場合、任意の値は、上限値Suから数%小さい値であってよい。
In this embodiment, in the stop-time SOC control, when the SOC becomes equal to or greater than the lower limit Sl at the start of driving, the
本実施の形態では、SCR触媒74の上流に、SCR触媒74と一体的に電気ヒータ78が設け、SCR触媒74をEHCとして構成していが、SCR触媒74に代えて、あるいは、加えて、酸化触媒70をEHCとして構成してもよい。
In this embodiment, an
本実施の形態では、エンジン1としてディーゼルエンジンを説明したが、エンジン1はガソリンエンジン(火花点火式エンジン)であってもよい。この場合、ガソリンエンジンの排気通路に設けられる三元触媒を、EHCとして構成してよい。
In this embodiment, a diesel engine has been described as the
本実施の形態では、ハイブリッド車両Vとしてシリーズハイブリッド車を説明した。しかし、ハイブリッド車両Vとして、たとえば、第1MG2と第2MG3とを、遊星歯車装置から構成された動力分割機構で連結した、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車であってもよい。 In this embodiment, a series hybrid vehicle has been described as the hybrid vehicle V. However, the hybrid vehicle V may also be, for example, a series-parallel type hybrid vehicle in which the first MG2 and the second MG3 are connected by a power split mechanism formed of a planetary gear device.
本開示における実施態様を例示すると、次のような態様を例示できる。
1)走行用電動機(3)と、走行用電動機(3)に電力を供給する蓄電装置(7)と、内燃機関(1)に駆動され蓄電装置(7)に供給する電力を発電する発電機(2)と、制御装置(100)とから構成されたハイブリッドシステム(10)を備え、内燃機関(1)を停止した状態で走行用電動機(3)の動力で走行するEV走行が可能なハイブリッド車両(V)であって、内燃機関(1)は、蓄電装置(7)の電力で加熱可能な電気加熱触媒(74、78)を備え、制御装置(100)は、ハイブリッドシステム(10)の停止時に、蓄電装置(7)のSOCが所定値を下回る場合、SOCが所定値以上になるまで内燃機関(7)を作動して蓄電装置(7)を充電したあと、内燃機関(1)を停止するよう、構成されており、所定値は、ハイブリッドシステム(10)の起動時に、電気加熱触媒(74、78)の温度が活性温度になるまで、電気加熱触媒(74、78)を加熱し、かつ、EV走行を行うことが可能なSOCである、ハイブリッド車両。
The following are examples of embodiments of the present disclosure.
1) A hybrid vehicle (V) that is equipped with a hybrid system (10) including a traction motor (3), a power storage device (7) that supplies power to the traction motor (3), a generator (2) that is driven by an internal combustion engine (1) and generates power to be supplied to the power storage device (7), and a control device (100), and that is capable of EV running by running on the power of the traction motor (3) with the internal combustion engine (1) stopped, wherein the internal combustion engine (1) is equipped with an electrically heated catalyst (74, 78) that can be heated by the power of the power storage device (7), and the control device A hybrid vehicle (100) is configured to operate an internal combustion engine (7) to charge an electric storage device (7) until the SOC reaches or exceeds a predetermined value when the hybrid system (10) is stopped, and then to stop the internal combustion engine (1), if the SOC of the electric storage device (7) falls below a predetermined value, the predetermined value being an SOC that allows an electric heating catalyst (74, 78) to be heated until the temperature of the electric heating catalyst (74, 78) reaches an activation temperature when the hybrid system (10) is started, and that enables EV driving.
2)1において、ハイブリッドシステム(10)の停止時に、蓄電装置(7)のSOCが所定値を下回る場合、SOCが上限値になるまで内燃機関(7)を作動して蓄電装置(7)を充電したあと、内燃機関(1)を停止する。 2) In 1, when the hybrid system (10) is stopped and the SOC of the power storage device (7) falls below a predetermined value, the internal combustion engine (7) is operated to charge the power storage device (7) until the SOC reaches an upper limit value, and then the internal combustion engine (1) is stopped.
3)2において、SOCの上限値は蓄電装置(7)の劣化が急速に進行する値である。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
3) In 2, the upper limit of the SOC is the value at which the deterioration of the storage device (7) progresses rapidly.
The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the claims, not by the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1 エンジン、2 第1モータジェネレータ(第1MG)、3 第2モータジェネレータ(第2MG)、4 第1インバータ、5 第2インバータ、6 昇圧コンバータ、7 蓄電装置、7a 監視ユニット、8 駆動輪、9 降圧コンバータ、10 エンジン本体、12 シリンダ(気筒)、14 燃料噴射弁、20 吸気通路、22 エアクリーナ、24 インタークーラ、26 吸気絞り弁、28 吸気マニホールド、30 電動過給機、32 コンプレッサ、34 モータ、40 電動エアポンプ、50 排気マニホールド、52 排気通路、70 酸化触媒、72 DPF、74 選択還元触媒(SCR触媒)、76 酸化触媒、78 電気ヒータ、80 尿素添加弁、82 尿素水タンク、100 HV-ECU、110 BAT-ECU、120 各種センサ、121 パワースイッチ、122 触媒温度センサ、130 通信機、140 ナビゲーション装置、150 HMI装置、200 E/G-ECU、500 サーバ、H ハイブリッドシステム、V ハイブリッド車両。 1 engine, 2 first motor generator (first MG), 3 second motor generator (second MG), 4 first inverter, 5 second inverter, 6 boost converter, 7 power storage device, 7a monitoring unit, 8 drive wheels, 9 step-down converter, 10 engine body, 12 cylinder, 14 fuel injection valve, 20 intake passage, 22 air cleaner, 24 intercooler, 26 intake throttle valve, 28 intake manifold, 30 electric supercharger, 32 compressor, 34 motor, 40 electric air pump, 50 exhaust manifold, 52 exhaust passage, 70 oxidation catalyst, 72 DPF, 74 selective reduction catalyst (SCR catalyst), 76 oxidation catalyst, 78 electric heater, 80 urea addition valve, 82 urea water tank, 100 HV-ECU, 110 BAT-ECU, 120 Various sensors, 121 power switch, 122 catalyst temperature sensor, 130 communication device, 140 navigation device, 150 HMI device, 200 E/G-ECU, 500 server, H hybrid system, V hybrid vehicle.
Claims (4)
前記内燃機関は、前記蓄電装置の電力で加熱可能な電気加熱触媒を備え、
前記制御装置は、前記ハイブリッドシステムの停止時に、前記蓄電装置のSOCが所定値を下回る場合、前記SOCが前記所定値以上になるまで前記内燃機関を作動して前記蓄電装置を充電したあと、前記内燃機関を停止するよう、構成されており、
前記所定値は、前記ハイブリッドシステムの起動時に、前記電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、前記電気加熱触媒を加熱し、かつ、前記EV走行を行うことが可能なSOCであり、
前記内燃機関は、前記蓄電装置の電力で駆動される電動過給機を備え、
前記制御装置は、前記ハイブリッドシステムの起動時に、前記電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、前記電気加熱触媒を加熱し、かつ、前記EV走行を行っているとき、前記電動過給機を駆動するよう構成されている、ハイブリッド車両。 A hybrid vehicle that is capable of EV running by running on power from the traction motor while the internal combustion engine is stopped, the hybrid system including a traction motor, a power storage device that supplies power to the traction motor, a generator that is driven by an internal combustion engine and generates power to be supplied to the power storage device, and a control device,
the internal combustion engine includes an electrically heated catalyst that can be heated by the electric power of the power storage device;
the control device is configured to, when the hybrid system is stopped, operate the internal combustion engine to charge the power storage device until the SOC becomes equal to or greater than the predetermined value, and then stop the internal combustion engine if an SOC of the power storage device falls below a predetermined value;
the predetermined value is an SOC that allows the electrically heated catalyst to be heated until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and allows the EV driving to be performed;
the internal combustion engine includes an electric supercharger driven by electric power from the power storage device,
The control device is configured to heat the electrically heated catalyst until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and to drive the electric supercharger when the EV driving is being performed.
前記内燃機関は、前記蓄電装置の電力で加熱可能な電気加熱触媒を備え、
前記制御装置は、前記ハイブリッドシステムの停止時に、前記蓄電装置のSOCが所定値を下回る場合、前記SOCが前記所定値以上になるまで前記内燃機関を作動して前記蓄電装置を充電したあと、前記内燃機関を停止するよう、構成されており、
前記所定値は、前記ハイブリッドシステムの起動時に、前記電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、前記電気加熱触媒を加熱し、かつ、前記EV走行を行うことが可能なSOCであり、
前記内燃機関は、前記電気加熱触媒の上流の排気通路に空気を供給するエアポンプを備え、
前記制御装置は、前記ハイブリッドシステムの起動時に、前記電気加熱触媒の温度が活性温度になるまで、前記電気加熱触媒を加熱し、かつ、前記EV走行を行っているとき、前記エアポンプを駆動するよう構成されている、ハイブリッド車両。 A hybrid vehicle that is capable of EV running by running on power from the traction motor while the internal combustion engine is stopped, the hybrid system including a traction motor, a power storage device that supplies power to the traction motor, a generator that is driven by an internal combustion engine and generates power to be supplied to the power storage device, and a control device,
the internal combustion engine includes an electrically heated catalyst that can be heated by the electric power of the power storage device;
the control device is configured to, when the hybrid system is stopped, operate the internal combustion engine to charge the power storage device until the SOC becomes equal to or greater than the predetermined value, and then stop the internal combustion engine if an SOC of the power storage device falls below a predetermined value;
the predetermined value is an SOC that allows the electrically heated catalyst to be heated until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and allows the EV driving to be performed;
the internal combustion engine includes an air pump that supplies air to an exhaust passage upstream of the electrically heated catalyst;
The control device is configured to heat the electrically heated catalyst until the temperature of the electrically heated catalyst reaches an activation temperature when the hybrid system is started, and to drive the air pump when the EV driving is performed.
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