KR950014628B1 - 하이브리드 차량의 운전 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

하이브리드 차량의 운전 방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 발전용 내연기관 운전 방법이 적용되는 하이브리드 차량의 요부의 개략도.

제2도는 제1도에 도시한 제어기에 의해 실행되는, 차량 구동용의 전동 모터, 발전용 내연기관 및 촉매 가열 히터의 작동 제어순서의 메인 루틴을 도시한 흐름도.

제3도는 제2도는 도시한 주행 제어 서브 루틴을 상세히 도시한 흐름도.

제4도는 제2도에 도시한 엔진 제어 서브 루틴을 상세히 도시한 흐름도.

제5도는 주행 제어 서브 루틴에서 이용되는, 악셀레이터 답입량 θAcc와 목표 차속 V_T와의 관계 특성도.

제6도는 주행 제어 서브 루틴에서 이용되는, 실제 차속 V_V와 차속 편차 V_V-V_T와 차체 가속도 α와의 관계 특성도.

제7도는 엔진의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전동모터 20 : 밧데리

30 : 발전기 40 : 내연기관

50 : 전류 제어 장치 60 : 제어기

70 : 보조장치(에어콘)

[발명의 배경]

본 발명은 차량 구동용의 전동 모터와 발전용 내연기관과 보조 장치류를 구비한 하이브리드 차량의 운전 방법에 관한 것으로서, 특히 주행 거리 및 동력 특성에 우수한 하이브리드 차량과 함께 차량의 주행 거리 증대 및 차량의 동력 성능의 향상을 위한 하이브리드 차량의 운전 방법에 관한 것이다.

근래들어 환경문제로 인하여 내연기관을 구동원으로 하는 차량에서 배출되는 배기가스에 대한 규제가 엄격해지고 있고, 이에 대응하여 많은 신기술이 연구개발되고 있다. 배기가스를 감소시키는 관점에서는, 전기모터는 구동원으로 하여 배기가스를 배출하지 않는 전기 자동차가 이상적이라고 할 수 있다. 그러나 일반적인 전기 자동차는 밧데리에서 전기 모터에 전기를 공급하므로 차량에 탑재 가능한 밧데리의 용량을 만족시키기에는 한계가 있고 따라서, 구동원에 내연기관을 이용한 차량에 비해 동력 성능이 낮고 주행 거리도 짧다. 이러한 문제는 전기 자동차를 보급시키기 위해서 기대하는 기술적 과제의 해소 부분이다.

따라서 최근에는 전기 자동차의 주행 거리 증대 대책으로서 내연기관에서 구동되는 밧데리를 충전하기 위한 발전기를 탑재한 하이브리드식 전기 자동차가 유력시되고 있다.

그러나 전기 자동차의 탑재와 함께 하이브리드 차량에 있어서도 차량에 탑재한 에어콘용 압축기, 파워 스티어링용 오일 펌프, 브레이크 부스터용 부압 펌프 등의 보조장치를 차량 구동용 모터와 공통의 상기 밧데리에 접속한 보조 장치 구동용 모터에 의해 구동하고 있다. 따라서 보조장치의 구동에 따라 밧데리의 사용 가능 시간이 단축되어, 밧데리 용량 부족을 초래하기 쉽다. 따라서 보조장치를 모터 구동하는 형태의 하이브리드 차량에 있어서는 충분한 주행 거리 및 동력 성능을 얻는 것이 극히 곤란하다. 또한 보조장치 구동용 모터를 차량에 탑재하면, 차량의 코스트가 높아지는 동시에 차량 중량이 증가하고 모터 설치 공간도 필요로 하게 된다.

[발명의 목적 및 개요]

본 발명의 목적은 차량 구동용의 전동 모터와 발전용의 내연기관과 보조장치를 갖춘 주행 거리 및 동력 특성이 우수한 하이브리드 차량을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하이브리드 차량의 주행 거리의 증대 및 동력 성능의 향상을 도모하는 하이브리드 차량의 운전 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드 차량은 차량 구동용의 전동 모터와, 상기 전동 모터에 전력을 공급하기 위한 밧데리와, 상기 밧데리를 충전하기 위한 발전기와, 전동 모터로부터 구동적으로 격리되어 발전기를 구동하기 위한 내연기관과, 상기 내연기관에 의해 구동되는 보조장치를 구비한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상술의 형태의 하이브리드 차량의 운전 방법으로, 상기 방법은 차량 운전 상태를 제1판별 수단에 의해 판별하는 공정과, 밧데리의 충전 상태를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정과, 보조장치의 구동의 요구 유무를 제3판별 수단에 의해 판별하는 공정과, 차량 운전 상태와 밧데리 충전 상태 및 보조장치 구동 요구의 유무의 적어도 하나에 대한 판별 결과에 따라서 내연기관의 운전 상태를 제어하는 제어기에 의해 제어하는 공정을 구비한다.

양호하게, 내연기관 운전 상태 공정은 보조장치 구동 요구가 있을 때 내연기관의 연료 소비량이 적게 되는 것과 같은 운전 상태로 내연기관을 제어하는 공정을 포함한다.

양호하게, 내연기관 운전 상태 제어 공정은 밧데리의 충전이 불필요하다고 판별된 때 내연기관을 정지 상태로 지속시키는 공정과, 밧데리의 충전이 부족하다고 판별된 때는 내연기관을 고속 고부하 상태로 제어하는 공정과, 보조장치 구동 요구가 있었다고 판별된 때는 내연기관을 저속 저부하 상태로 구동하는 공정을 포함한다.

양호하게, 내연기관의 구동이 요구된 것과, 내연기관에 장착된 배기가스 정화 장치에 설치된 배기 정화용 촉매의 온도가 소정치보다 낮다고 판별된 때는 제어기의 제어하에 내연기관을 정지 상태로 하는 공정과, 촉매를 가열하기 위한 전연식 히터에 전기를 통하여 상기 히터를 가열하는 공정과, 촉매의 온도가 소정치보다 높게된 때에 내연기관을 엔진 시동장치에 의해 시동하는 공정이 순차적으로 실행된다.

양호하게, 보조장치 구동 요구는 보조장치가 단속적으로 구동되는 경우에는 보조장치의 구동조건이 성립될 때마다 송출되고, 보조장치가 연속적으로 구동되는 경우에는 차량의 구동조건이 성립한 직후로부터 차량의 정지조건이 성립될 때까지 계속 송출된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 장점은 차량 구동용의 전동 모터와 발정용의 내연기관과 보조장치를 갖춘 하이브리드 차량에 있어서, 내연기관에 구동적으로 연결된 보조장치를 내연기관에 의해 구동하도록 한 것에 있다. 이 결과 차량에 탑재된 밧데리, 예를들어 차량 구동용의 전기 모터에 접속된 밧데리를 이용하여 보조장치를 구동하는 경우에 비해 보조장치 구동상의 에너지 효율이 우수하고, 밧데리의 사용가능 시간을 증대 시킬 수 있으며, 따라서 하이브리드 차량의 주행 거리가 증대되는 동시에 동력 성능이 향상된다. 또한 에너지를 구동원으로 하는 차량에 탑재된 종래의 보조장치를 사양 변경하여 이용할 수 있다. 또한 보조장치 구동 모터 및 그 밧데리가 불필요하므로 이들 요소에 관련된 비용, 중량, 공간 등을 절감할 수 있다. 또한 보조장치의 구동을 위한 내연기관의 운전은 예컨대, 엔진 부하 및 엔진 회전수가 최소한으로 되게 하는 엔진 운전 영역에서 행할 수 있고 따라서 보조장치를 필요에 따라 적은 연료로 구동할 수 있다.

[상세한 설명]

이하 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 따라 설명한다.

제1도에 있어서, 하이브리드 차량은 그 사양에 대응한 수의 전동 모터(그중의 하나를 참조부호 10으로 도시한다)를 구비한다. 전동 모터(10)는 차량의 구동원으로 이용되는 것으로서 직류 모터 또는 교류 모터로 구성되고, 그 출력축은 차량의 동력 전달 기구(도시생략)를 거쳐 차량의 구동륜(도시생략)에 구동적으로 연결된다. 또한 전동 모터(10)는 제어기(60)의 제어하에 작동되는 전류 제어 장치(50)를 거쳐 밧데리(20)에 전기적으로 접속되고, 차량 주행시에는 통상적으로 밧데리(20)로부터의 전력 공급을 받아 작동하여 차량을 구동하도록 되어 있다. 또한 전동 모터(10)는 차량의 감속 운전시에는 발전기로서 작동하여 감속 회수 전력을 발생하고, 상기 감속 회수 전력으로 밧데리(20)를 충전하도록 되어 있다. 그리고 전동 모터(10)에는 모터 온도를 검출하기 위한 모터 온도 센서(11)가 부착된다. 또한 밧데리(20)에는 밧데리 용량을 표시하는 파라미터, 예컨대 밧데리 전압치를 검출하기 위한 밧데리 용량 센서(21)가 부착된다.

하이브리드 차량은 밧데리 충전용의 전력을 발생하기 위한 발전기(30)와, 발전기 회전축에 구동적으로 연결된 출력축을 갖고 발전기를 구동하기 위한 내연기관(40)을 부가로 구비한다. 발전기(30)는 직류 발전기 또는 교류 발전기로 구성되고, 전류 제어 장치(30)를 거쳐 밧데리(20)에 전기적으로 접속되고, 내연기관(40)의 운전시에 발전기(30)가 발생하는 전력으로 밧데리(20)를 충전하도록 되어 있다. 또한 발전기(30)에는 발전량을 조정하고 발전을 정지시키기 위한 제어부(도시생략)와, 발전기의 온도, 고장 상황 등의 발전기 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서(도시생략)가 설치되어 있다. 또한 발전기(30)는 엔진 시동시에는 밧데리(20)로부터의 전력 공급을 내연기관(40)을 시동하는 소위 스타터로서 작동하도록 되어 있다. 단, 엔진 시동용의 스타터를 발전기(30)와 별도로 설치하여도 좋은데, 이러한 경우에 발전기(30)는 발전 전용으로 된다.

발전용의 내연기관(40)은 예컨대 소형 경량의 피스톤 엔진으로 이루어진 엔진 본체와, 스로틀 밸브를 갖는 연료 공급계, 점화계 및 연료 분사계와 함께 전류 제어 장치(50)에 전기적으로 접속된 각종 작동기를 포함하는 엔진 본체의 시동, 정지, 회전수 제어 및 스로틀 밸브 개방도 제어등을 행하기 위한 엔진 구동계(도시생략)를 갖고 있다. 그리고 내연기관(40)의 배기 포트(도시생략)에 연결되어 배기가스를 배출하기 위한 배기 파이프(41)에는 배기가스 점화 장치(42)가 배치되어 있다. 배기가스 점화 장치(42)는 배기 파이프(41)를 통과하는 배기가스중에서 CO, NOx 등의 유해 물질을 제거하기 위한 촉매와, 전류 제어 장치(50)를 거쳐 밧데리(20)에 접속한 전열식의 촉매 가열 히터로 구성되고, 촉매는 히터로 가열되어 활성화되면 극히 강력한 배기가스 정화 작용을 발휘하도록 되어 있다. 그리고 배기가스 정화 장치(42)에는, 촉매 온도를 검출하기 위한 촉매 온도 센서(43)가 부착된다. 또한 내연기관(40)에는 엔진의 회전수, 흡입 공기량, 스로틀 밸브 개방도 등의 엔진 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서(도시생략)가 설치된다.

상술한 바와같이 전기 모터(10), 밧데리(20), 발전기(30), 내연기관(40) 및 배기가스 점화 장치(42)의 촉매 가열 히터의 사이에 위치되는 전류 제어 장치(50)는 제어기(60)의 제어하에서 상기 요소의 대응하는 것끼리의 사이의 전기적 접속 관계를 절환 제어하는 동시에 대응하는 요소간의 전력 공급에 대한 전류를 조정하도록 되어 있다. 도시하지 않았지만, 전류 제어 장치(50)는 예컨대 제어기(60)로부터의 전류 제어 장치 제어 신호를 압력하기 위한 입력부와, 상기 입력부에서 송출되는 전기 접속 절환 및 전류 조정용의 제어 출력에 대응하는 전력 교환부를 포함한다. 또한 전류 제어 장치(50)에는 상기 장치의 온도, 고장 상황등을 검출하기 위한 각종 센서(도시생략)가 설치된다.

제어기(60)는 하이브리드 차량의 상기 각종 구성 요소 및 각종 센서에서 각종 운전 정보를 입력하여 전기 모터(10), 내연기관(40) 및 전류 제어 장치(50)의 작동을 제어하도록 되어 있다. 도시를 생략하였지만, 제어기(60)는 예컨대 상술된 제어 프로그램을 실행하기 위한 프로세서와, 제어 프로그램, 각종 데이타등을 기억하기 위한 각종 메모리와, 제어기(60)와, 상술된 각종 요소 및 각종 센서 사이의 신호를 수신하기 위한 각종 인터페이스 회로를 갖고 있다.

제어기(60)는 전기 모터(10)에 설치된 모터 온도 센서(11), 밧데리(20)에 설치된 밧데리 용량 센서(21) 및 배기가스 정화 장치(42)에 설치된 촉매 온도 센서(43) 및 발전기(30), 내연기관(40) 및 전류 제어 장치(50)의 각각에 설치된 각종 센서에 전기적으로 접속되는 동시에 하이브리드 차량에 설치되어 차속, 악셀레이터 답입량 등의 차량 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서(도시생략)에 전기적으로 접속되고, 이들 센서로부터 모터 온도 신호 밧데리 용량 신호, 촉매 온도 신호, 발전기 운전 정보(예컨대 발전기(30)의 온도, 고장 상황), 내연기관 운전 정보(예컨대 내연기관(40)의 회전수, 흡입 공기량, 스로틀 밸브 개방도), 전류 제어 장치 운전 정보(예컨대 전류 제어 장치(50)의 고장 상황) 및 차량 운전 정보를 입력하도록 되어 있다. 그리고 제어기(6)는 이와같이 입력한 각종 신호 및 정보에 기준하여 발전기(30)의 발전량, 발전 정지 등의 제어에 관련하는 발전기 제어 신호, 내연기관(40)의 시동, 정지, 회전각 등의 제어에 관련된 내연기관 제어 신호 및 전류 제어 장치(50)에 접속된 상술된 요소간의 전력 공급에 대한 전류치, 전기 흐름 방향 등의 제어에 관련된 전류 제어 장치 제어 신호를 결정하고, 이와같이 결정된 제어 신호를 발전기(30), 내연기관(40) 및 전류 제어 장치(50)에 송출하도록 되어 있다.

또한 하이브리드 차량에는 예컨대 보조장치(70)인 에어콘이 탑재된다. 에어콘(70)은 전자 클러치 등의 적절한 수단(도시생략)을 거쳐 분리 가능하게 내연기관(40)의 출력축에 구동적으로 연결된 회전축을 갖는 압축기(도시생략)와, 운전자가 수동 조작 가능한 에어콘 운전 스위치를 갖고, 내연기관(40)에 의해 구동 가능하게 되어 있다. 또한 파워 스티어링용 오일 펌프, 브레이크 부스터용 부압 펌프 등 기타의 보조장치를 하이브리드 차량에 탑재 가능하다.

이하 제2도 내지 제7도을 참조하여 제어기(60)에 의한 전동 모터(10), 내연기관(40) 및 배기가스 정화 장치(42)의 작동 제어를 설명한다.

차량을 작동시키기 위하여 운전자가 스타트 키이를 "온"하면 제어기(60)의 프로세서 키이-온 조작을 판별하여 제2도에 도시하는 메인 루틴의 실행을 개시한다. 즉, 프로세서는 예컨대 전회의 차량 주행 종료시에 백업된 제어 데이터의 메모리에서의 판독, 하이브리드 차량의 상기 각종 구성 요소의 작동 상태의 체크등을 포함하는 키이-온시의 처리를 먼저 실행하고(스텝 S1), 다음에 제3도에 상세히 도시된 주행 제어 서브 루틴을 실행한다(스텝 S2).

제3도에 있어서, 주행 제어 서브 루틴에서 프로세서는 우선 악셀레이터 답입량 검출 센서 출력을 판독하여 악셀레이터 답입량(θAcc)을 검출하고(스텝 S21), 이어서 악셀레이터 답입량(θAcc)과 목표 차속(V_T)과의 관계를 표시하는 특성도(제5도)에 대응하고 또한 제어 프로그램에 미리 기술되고 또는 제어기(60)의 메모리에 미리 저장된 목표 차속 결정용의 연산식 또는 룩 업 테이블(look up table)에 따라 스텝(S21)에서 검출한 악셀레이터 답입량 θAcc에 적합한 목표 차속(V_T)를 구한다(스텝 S22).

제5도에 도시한 것처럼, 목표 차속(V_T)은 악셀레이터 답입량(θAcc)이 제로에서 θAcc₁까지의 작은 값으로 하는 제1답입량 영역에서는 제로를 취하여 차량의 발진을 저지하고, 악셀레이터 답입량(θAcc)이 θAcc₁에서 θAcc₂까지의 약간 작은 값으로 하는 제2답입량 영역에서는 답입량(θAcc)이 증대함에 따라 제로에서 V_V3까지 증대하여 차량의 부드러운 발진을 허용하고, 또한 악셀레이터 답입량(θAcc)이 θAcc₂를 넘는 제3답입량 영역에서는 답입량(θAcc)의 증대에 따라 제2영역에서의 증가율보다 큰 증가율로(V_T2)로부터 증대하여 차량의 통상 주행을 허용하도록 결정된다.

제3도에 있어서, 목표 차속(V_T)의 결정후 제어기(60)의 프로세서는 차속 센서 출력을 판독하여 실제 차속(V_T)을 검출하고(스텝 S23), 이어서 모터 전류량(소오 모터 구동 전류값)(Ⅰ)을 연산한다(스텝 S24). 모터 전류량(Ⅰ)의 연산에 있어서, 프로세서는 스텝(S23)에서 검출한 실제 차속(V_V)과 스텝(S22)에서 결정된 목표 차속(V_T)에 기준하여 차속 편차(=V_V-V_T)를 먼저 산출하고, 이어서 실제 차속과 차속 편차와 소요 차체 가속도와의 관계를 표시하는 특성도(제6도)에 대응하는 소요 차체 가속도 결정용의 연산식 또는 룩업 테이블을 따라 상기 검출된 실제 차속(V_V) 및 상기 산출된 차속 편차(=V_V-V_T)에 적합한 소요 차제 가속도(α)를 결정한다.

제6도에 도시한 것처럼, 소요 차체 가속도(α)는 실제 차속(V_V)이 목표 차속(V_T)보다 크고 따라서 차속 편차가 정(正)이라면 차량을 감속 운전하는 필요성을 표시하는 부(負)로 되는 한편, 차속 편차가 부이면 가속 운전의 필요성을 표시하는 정으로 된다. 또한 가속도(α)의 절대치는 가속 편차의 절대치가 일정이어도 실제 차속이 크게 될수록 크게 된다.

소요 자체 가속도(α)를 상술한 것처럼 결정한 후, 프로세서는 산출식 PS=[{C:A(Vv)2+μㆍW+αㆍW/g]ㆍVv]/(K1ㆍη)에 따라 소요 모터 출력(PS)을 연산한다. 여기에서 C, A, Vv, μ, W, α 및 η는 차량의 공기 저항 계수, 전면 투명 면적, 실제 차속, 굴림 저항계수, 총중량, 소요 차체 가속도 및 동력 전달 효율을 표시한다. 또한 g 및 K1은 중력 가속도 및 단위 환산계수를 표시하며, 계수(K1)는 예컨대 값 270에 설정된다. 상기 연산식은 도로구배가 없는 경우에 적합하다. 또한 소요 모터 출력의 결정에 있어서, 상기 연산식에 의한 연산에 대체하여 모터 출력 결정용의 룩 업 테이블을 참조해도 좋다.

다음에 프로세서는 연산식 I=(K2ㆍPS)/(ηMTRㆍV)에 따라 소요 모터 구동 전류값(모터 통전량)(I)을 연산한다. 여기서 K2, PS, ηMTR 및 V는 단위 환산계수, 소요 모터 출력, 전동 모터(10)의 모터 효율 및 전동 모터(10)의 작동 전압을 각각 표시하고, 계수 K2는 예컨대 값 735를 취한다.

스텝(S25)에 있어서, 프로세서는 소요 모터 구동 전류값(I)을 표시하는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)에 송출한다. 상기 제어 신호에 대응하여 전류 제어 장치(50)는 상기 장치를 거쳐 밧데리(20)에서 전동 모터(10)에 값(I)의 모터 구동 전류가 공급되도록 예를들어 듀터 제어를 행한다. 이결과 실제 차속(Vv)은 목표 차속(V_T)까지 증대 또는 감소하고, 또는 목표 차속(V_T)에 유지된다. 따라서 스타터 키이-온 직후에 있어서는 악셀레이터 답입량이 값 θAcc₁보다 클 수 있다면 전동 모터(10)가 시동되어 차량이 발진된다.

제2도에 있어서, 주행 제어 서브 루틴(스텝 S2)의 종료 후, 제어기(60)의 프로세서는 밧데리 용량 센서(21)로부터의 밧데리 용량 신호를 판독하고, 이에 기준하여 밧데리(20)의 충전량이 전동 모터(10)에 의한 차량 주행을 충분히 행하는 소정의 충전량보다 작은지의 여부를 판별한다(스텝 S3). 이 판별의 결과가 부정인 경우 즉, 밧데리 충전량이 소정의 충정량 이상이어서 밧데리(20)의 충전이 불필요한 경우에는 프로세서는 에어콘의 스위치가 "온"인지의 여부를 다시 판별하다(스텝 S4). 에어콘의 스위치가 "온"이 아니고, 따라서 에어콘의 구동을 위한 엔진 운전이 불필요하다고 스위치(S4)에서 판별하면, 프로세서는 내연기관(40)의 정지를 지시하는 내연기관 엔진신호를 엔진구동계에 송출한다(스텝 S5). 그 결과 내연기관(40)이 작동 정지중에서라면 엔진 정지 상태로 유지되고, 내연기관(40)이 작동중이라면 엔진 작동이 정지되고 이에 의해 불필요한 엔진 작동에 의한 배기가스가 발생하지 않는다.

스텝(S6)에서 스타트 키이가 "오프"인지의 여부가 판별된다. 이 판별 결과가 부정이라면 상술의 주행 제어 서브루틴(스텝 S2)으로 리턴한다. 한편; 스타트 키이가 "오프"되었다고 판별되면 프로세서는 예컨대 백업 메모리로의 제어 데이타의 기입, 하이브리드 차량의 상기 각종 구성 요소의 작동 상태의 체크 등을 포함하는 키이 오프시의 처치를 실행하고(스텝 S7), 메인 루틴을 종료한다.

스타트 키이가 "오프"되지 않고 상기 일련의 스텝(S2 내지 S6)을 반복하여 전동 모터(10)에 소요 구동 전류를 공급하면서 차량 주행을 행하는 사이에 밧데리 충전량이 소정의 충전량을 하회하고, 따라서 밧데리 충전을 요하는 것으로 상기 스텝(S3)에 있어서 판별하면 프로세서는 엔진 제어 플러그(F)를 밧데리 충전량이 작은 것을 표시하는 값[1]에 세트한다(스텝 S8). 또한 차량 주행중에 에어콘 운전 스위치가 "온"되었다고 판별하면 프로세서는 엔진 제어 플레그(F)를 밧데리 충전량이 적정이며 에어콘 운전 스위치가 "온"된것을 표시하는 값「0」에 세트한다(스텝 S9).

스텝(S8 또는 스텝 S9)에 이어 스텝(S10)에 있어서, 프로세서는 촉매 온도 센서(43)에서의 촉매 온도 신호를 판독하고, 이에 기준하여 촉매 온도가 촉매를 충분히 활성화하기에 필요한 소정 온도를 하회하고 있는가의 여부를 판별한다. 이 판별의 결과가 긍정으로서, 따라서 내연기관(40)을 작동시키면 엔진에서의 유해 물질을 포함하는 배기가스가 배출될 위험이 있는 경우 프로세서는 엔진의 정지를 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계에 송출하고(스텝 S11), 이에 의해 내연기관(40)의 작동 정지 상태가 유지되고, 혹은 엔진 작동중이라면 내연기관(40)의 작동이 정지된다. 따라서 엔진 작동중의 어떠한 원인으로 촉매 온도가 저하한 경우에서는 엔진이 작동 정지된다.

다음의 스텝(S12)에 있어서, 프로세서는 배기가스 정화 장치(42)의 촉매 가열 히터로의 전류 흐름을 지시하는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)에 송출한다. 이 제어 신호에 응답하여 전류 제어 장치(50)는 밧데리(20)로부터 히터에 가열 전류가 공급되도록 작동되고, 이결과 촉매 가열 히터로의 전류 흐름이 행해져서 촉매가 가열된다. 히터로의 전류 흐름의 지시후, 프로세서는 키이 오프 조작의 유무를 다시 판별하고(스텝 S6), 키이 오프 조작이 행해지지 않으면 상기 스텝(S2)으로 리턴하고 상기 일련의 스텝(S2, S3 및 S8, S10 내지 S6)을, 또는 일련의 스텝(S2 내지 S4 및 S9 내지 S12 및 S6)을 반복 실행한다.

그후 촉매 온도가 소정 온도에 도달되었다고 스텝(S10)에서 판별되고, 따라서 배기가스 정화 장치(42)가 촉매에 의한 배기가스 정화 작용에 의해 배기가스로부터 유해 물질을 제거 가능한 작동 상태에 도달하면 프로세서는 촉매 가열 히터로의 전기 흐름을 정지시키는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)에 송출한다(스텝 S13). 이결과 히터로의 전기 흐름이 정지된다. 다음에 프로세서는 제4도에 상세히 도시한 엔진 제어 서브 루틴을 실행한다(스텝 S14).

제4도의 엔진 제어 서브 루틴에 있어서, 프로세서는 엔진 작동을 지시하는 엔진 제어 신호가 송출되고 있는지의 여부를 표시하는 제어기(60)의 메모리의 내용을 참조하여, 내연기관(40)이 작동중인지의 여부를 판별하고(스텝 S111), 이 판별의 결과가 부정이라면, 프로세서는 엔진 시동시의 각종 제어를 향한다(스텝 S112). 예컨대, 프로세서는 연료 펌프(도시생략)의 시동을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출하는 동시에 스로틀 밸브 개방도 센서 출력에 기준하여 검출한 현재의 스로틀 밸브 개방도와 엔진 시동용의 소정 스로틀 개방도에서 판별한 소요 각도만, 또한 이와 함께 판별한 소요 방향으로 스로틀 밸브를 구동하는 것을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계의 예컨대 펄스 모터를 포함하는 스로틀 밸브 구동 기구에 송출한다. 이결과 전류 제어 장치(50)를 거쳐 밧데리(20)에서 연료 펌프 구동용 모터(도시생략)에 소용의 구동 전류가 공급되도록 전류 제어 장치(50)가 작동되어 연료 펌프가 시동되는 동시에 스로틀 밸브가 엔진 시동용의 소정 각 위치로 위치 결정된다.

이어서 프로세서는 엔진 시동을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호를 전류 제어 장치(50)에 송출한다(스텝 S113). 이결과 전류 제어 장치(50)를 거쳐 밧데리(20)에서 발전기(30)에 소요량의 구동 전류가 공급되도록 전류 제어 장치(50)가 작동하고, 이에 의해 로서의 발전기(30)에 의해 내연기관(40)이 시동된다. 이결과 엔진 제어 플러그(F)가 밧데리 충전량 부족을 표시하는 값「1」이라면 내연기관(40)에 의해 발전기(30)가 구동되어 발전기(30)에 의한 발전이 개시되고, 한편 플래그(F)가 에어콘 운전 요구를 표시하는 값「0」이라면 엔진(40)에 의해 에어콘(70)의 운전이 개시된다.

밧데리 충전량 부족인 경우(F=1), 발전량을 지시하는 발전기 제어 신호가 프로세서로부터 발전기 제어부에 공급되는 동시에 발전 전력에 의한 밧데리 충전을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호가 프로세서로부터 전류 제어 장치(5)에 공급되고, 이에 의해 발전기(30)의 발전 전력에 의해 밧데리(20)가 충전된다. 한편 프로세서는 예컨대 에어콘(70)의 압축기의 회전축과 내연기관(40)의 출력축 사이에 개재되는 전자 클러치를 "오프"동작시켜 에어콘과 내연기관의 연결을 분리시키고 이에 의해 에어콘의 운전이 저지된다. 이에 대해 에어콘의 운전 요구가 있는 경우(F=0), 프로세서는 전자 클러치를 "온"으로 작동시켜 에어콘과 내연기관의 연결을 확립하고, 이에 의해 에어콘(70)의 운전이 허용된다. 한편, 프로세서는 발전 저지를 지시하는 발전기 제어 신호를 발전기(30)의 제어부에 공급하고, 이에 의해 발전이 저지된다.

엔진 시동에 이어서 점화 시기 제어, 연료 분사 제어들을 포함하는 통상의 엔진 제어기 프로세서에 의해 실행되어(스텝 S114) 엔진 제어 서브 루틴이 종료되면 메인 루틴(제2도)의 상기 스텝(S6)에 있어서 스타트 키이가 "오프"되었는지의 여부가 재판별된다. 이 판별의 결과에 긍정이라면 상기 스텝(S7)에서 키이-오프시의 처치를 실행한 후에 메인 루틴의 실행을 종료한다. 한편 스타트 키이가 "오프"되어 있지 않은 것으로 스텝(S6)에서 판별되면, 상기 주행 제어 서브 루틴(스텝 S2) 이후의 처리가 다시 상술한 바와같이 실행된다. 여기에서는 상기 엔진 제어 서브 루틴에서 내연기관(40)을 이미 시동했기 때문에 일련의 스텝(S2, S3, S8, S10 및 S13)에 이어서, 또는 일련의 스텝(S2 내지 S4, S9, S10 및 S13)에 이어서 재실행되는 엔진 제어 서브 루틴(스텝 S14)의 상기 스텝(S111)에서는 엔진 작동중이라고 판별된다.

이경우 제어기(60)의 프로세서는 상술의 엔진 제어 플래그(F)가 밧데리 충전량이 적정이고 에어콘 운전 스위치가 "온"임을 표시하는 값「0」인지의 여부를 판별한다(스텝 S115). 이 판별의 결과가 부정, 즉 엔진 제어 플래그(F)가 밧데리 충전량의 부족을 표시하는 값「1」이라면 프로세서는 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 소요량의 발전을 행하기 위해 미리 큰 값으로 설정된 제1소정 개방도(θHIGH)에 설정한다(스텝 S116). 한편 스텝(S115)에서의 판별 결과가 긍정, 즉 플래그(F)가 밧데리 충전량이 적정이고 에어콘 운전 스위치가 "온"임을 표시하는 값「0」이라면, 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 에어콘(70)을 구동하기 위해 미리 작은 값으로 설정된 제2소정 개방도(θLOW)에 설정한다(스텝 S117).

다음에 프로세서는 스로틀 밸브 개방도 센서 출력에 기준하여 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)를 검출하고, 검출된 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)가 스텝(S116 또는 S117)에서 설정한 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 상회하는지의 여부를 판별한다(스텝 S118). 이 판별의 결과가 부정이라면, 프로세서는 스로틀 밸브의 개방 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계에 송출한다(스텝 S119). 한편 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_RH)가 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 상회한다고 스텝(S118)에서 판별하는 프로세서는 스로틀 밸브의 개방 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계에 송출한다(스텝 S120). 이결과 스로틀 밸브 구동 기구에 의해 스텝(S118)에서의 판별 결과에 대응하여 내연기관(40)의 스로틀 밸브가 개방되거나 패쇄된다. 스로틀 밸브 개방 방향 구동에 관련된 상기 스텝(S119) 또는 스로틀 밸브 폐쇄 방향 구동에 관련된 상기 스텝(S120)에 이어서 스텝(S114)에서 이미 설명된 통상의 엔진 제어가 실행된다.

따라서 내연기관(40)은 밧데리 충전이 요구되면 스로틀 밸브 개방도(θHIGH)에 대응하는 엔진 운전 영역에서 운전되고, 한편 에어콘 운전이 요구되면 스로틀 밸브 개방도(θLOW)에 대응하고 엔진 부하 및 엔진 회전수가 필요한 최소한으로 되는 엔진 운전 영역에서 운전된다.

엔진 제어 서브 루틴이 종료되어 메인 루틴으로 리턴되면 상술한 것처럼 메인 루틴의 상기 스텝(S6)에 대한 스타트 키이에 관한 판별 결과에 대응하여 키이 오프시의 처치(스텝 S7) 또는 주행 제어 서브 루틴(스텝 S2)으로 이행된다.

상술된 제어기(60)에 의한 하이브리드 차량의 각종 구성 요소의 작동 제어를 요약한다면, 스타트 키이의 "온"조작에 대응하여 전동 모터(01)로의 전류량의 연산 및 모터 전류량의 제어가 개시되고, 그후 상기 모터 제어가 주기적으로 실행된다. 이에 의해 전동 모터(10)를 구동원으로 하는 하이브리드 차량이 주행된다. 차량 주행중 밧데리(20)의 충전량이 부족하지 않고 또한 보조장치, 예컨대 에어콘(70)의 구동이 불필요하다면 발전기(30) 또는 에어콘(70)을 구동하기 위한 내연기관(40)의 작동이 정지되고, 이에 의해 불필요한 배기가스의 배출이 저지된다. 한편, 밧데리 충전량에 부족을 초래하는 위험이 있다면 또는 에어콘(70)을 구동할 필요가 있다면 내연기관(40)을 시동시켜 이에 의해 발전기(30)로 전력을 발생시켜 발생된 전력으로 밧데리(20)를 충전하고, 또는 내연기관(40)에 의해 에어콘(70)을 구동한다. 단, 엔진 시동에 있어 촉매 온도를 체크하고 촉매가 활성화되는 촉매 온도에 도달되어 있지 않으면 촉매 가열 히터에 전류를 보내어 촉매를 가열한다. 이와같이 밧데리 충전이 차량 주행시마다 행해지기 때문에 통상은 차량 주행의 개시로부터 촉매의 가열이 될 때까지의 사이에는 밧데리(20)만으로부터의 전력 공급으로 차량주행이 가능하게 된다. 또한 촉매의 가열을 완료하면 필요에 따라 밧데리 충전이 가능하게 된다. 따라서 통상적으로는 하이브리드 차량의 주행이 주행 도중에 곤란하게 되지는 않는다.

엔진 작동중 밧데리 충전이 필요하다면 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 큰 값으로 설정하고, 에어콘(70)의 구동만 필요하다면 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 작은 값으로 설정하여 스로틀 밸브가 개폐 제어된다. 이결과 밧데리 충전의 여부 및 에어콘(70) 따위의 보조장치의 구동 여부에 따른 엔진 운전 상태로 엔진이 구동된다. 보조장치 구동을 위한 엔진 운전은 스로틀 밸브 개방도(θLOW)에 대응하고 엔진 부하 및 엔진 회전수가 필요한 최소한으로 되는 엔진 운전 영역에서 실행되어 연료 소비량이 제어된다. 보조장치를 엔진으로 구동하기 때문에 전동 모터를 구동원으로 하는 차량의 동력 성능이 향상되고 또한 차량의 주행 거리가 증대된다. 보조장치를 엔진으로 직접 구동하면, 엔진 운전에 의해 충전한 밧데리로 구동되는 모터로 보조장치를 구동하는 경우에 비해 에너지 효율이 향상된다.

그후 스타트 키이가 "오프"되면 상술의 모터 제어가 완료되어 전동 모터(10)에 의한 차량 주행이 정지된다. 또한 키이 오프시에 엔진 작동중이라면 키이 오프와 함께 상술의 엔진 제어가 종료되기 때문에 엔진의 구동이 정지된다.

더불어, 제7도에 도시한 바와 같이 에어콘용 펌프, 파워 스티어링용 펌프, 브레이크 부스터용 펌프도 설치되어 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 각각의 변형이 가능하다.

예컨대 실시예에서는 보조장치로서 에어콘(70)을 탑재한 하이브리드 차량을 설명하였지만 본 발명은 파워 스티어링용 오일 펌프, 브레이크 부스터용 부압 펌프 등 기타 보조장치를 탑재한 하이브리드 차량에도 적용 가능하다. 이 경우는 에어콘(70)의 운전중 및 밧데리 충전만으로 내연기관(40)을 구동하는 상기 실시예와 다르며 필요하다면 내연기관(40)을 상시 운전한다.

Claims (7)

1. 차량 구동용의 전동 모터(10)와, 상기 전동 모터(10)에 전력을 공급하기 위한 밧데리(20)와, 상기 밧데리(20)를 충전하기 위한 발전기(30)와, 내연기관(40)과, 보조장치(70)를 구비하는 하이브리드 차량의 운전 방법에 있어서, 상기 보조장치(70)의 구동 요구의 유무를 판별하는 제1판별 단계를 구비하고, 상기 제1판별 단계의 판별 결과에 따라서 상기 내연기관(40)을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 밧데리의 충전 상태를 판별하는 제2판별 단계와, 상기 차량의 운전 상태를 판별하는 제3판별 단계를 구비하고, 상기 제1판별 단계, 상기 제2판별 단계 또는 상기 제3판별 단계에 의한 적어도 어느 한가지 판별 결과에 따라서 상기 내연기관(40)을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 보조장치(70) 구동 요구가 있을 때 상기 내연기관(40)의 연료 소비량이 적게되는 운전 상태로 상기 내연기관(40)을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 밧데리(20)의 충전이 불필요하다고 판별된 때 상기 내연기관(40)을 정지 상태로 유지하고, 상기 밧데리(20)의 충전이 부족하다고 판별된 때는 상기 내연기관(40)을 고속 고부하 상태로 제어하고, 상기 보조장치(70)의 구동 요구가 있었을 때에는 상기 내연기관(40)을 저속 저부하 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 내연기관(40)의 배기계에 설치된 배기가스 정화용 정화장치(42)인 촉매와, 상기 정화장치(42)의 촉매의 온도를 검출하는 검출수단인 촉매 온도 센서(43)와, 상기 정화장치(42)의 촉매를 가열하는 전열식 히터를 구비하고, 상기 내연기관(40)의 운전 요구가 있으면 상기 정화장치(42)의 촉매의 온도가 소정치 보다도 낮게 된 때에는 상기 내연기관(40)을 정지 상태로 하고 상기 전열식 히터에 전기를 통해 상기 정화장치(42)의 촉매의 온도가 상기 소정치보다 높게 된 때에 상기 내연기관(40)을 시동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 보조장치(70)가 단속적으로 구동된 경우, 상기 보조장치(70)와 구동 요구는 상기 보조장치(70)의 구동 조건이 성립할 때마다 송출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 보조장치(70)가 연속적으로 구동된 경우, 상기 보조장치(70)의 구동 요구는 차량의 구동 조건이 성립한 직후부터 차량의 정지 조건이 성립할 때까지 계속되어 송출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 방법.