(57)【要約】【課題】アンモニアスリップが発生した場合に、ハイブリッド車両のエンジン及びモータの合計出力が変動することを回避しつつ、さらなるアンモニアスリップの発生を抑制して、アンモニアが大気中に多量に放出されることを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両１の制御装置３０は、排気通路４におけるＳＣＲ触媒１３よりも下流側の箇所における排気中のアンモニア濃度に基づいて、ＳＣＲ触媒からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したか否かを判定する判定部３１と、アンモニアスリップが発生したと判定部によって判定された場合に、エンジン２の出力を減少させるとともに、エンジンの出力の減少分だけモータ３の出力を増大させるモータ出力増大制御処理を実行する制御部３１と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2020050009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の駆動源としてエンジン及びモータを備えるとともに、前記エンジンの排気通路に選択還元触媒を備えるハイブリッド車両に適用された制御装置であって、
前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側の箇所における排気中のアンモニア濃度に基づいて、前記選択還元触媒からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したか否かを判定する判定部と、
前記アンモニアスリップが発生したと前記判定部によって判定された場合に、前記エンジンの出力を減少させるとともに、前記エンジンの出力の減少分だけ前記モータの出力を増大させるモータ出力増大制御処理を実行する制御部と、を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側の箇所には、前記アンモニア濃度を検出するアンモニアセンサが配置されており、
前記判定部は、前記アンモニアセンサの検出した前記アンモニア濃度に基づいて前記アンモニアスリップが発生したか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行用の駆動源としてエンジン及びモータを備えるとともに、エンジンの排気通路にＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；選択還元）触媒を備えるハイブリッド車両が知られている（例えば特許文献１参照）。このようなＳＣＲ触媒は、ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気中に供給された尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアを吸着し、この吸着されたアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２７０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ＳＣＲ触媒は、排気温度が低いほど、多量のアンモニアを吸着することができる。したがって、例えばエンジン負荷が急上昇した場合等において、排気温度が急上昇したときには、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着容量が急低下する結果、それまで吸着されていたアンモニアがＳＣＲ触媒から放出される「アンモニアスリップ」が発生するおそれがある。このアンモニアスリップの発生を放置した場合、アンモニアが大気中に多量に放出されるおそれがある。また、これを抑制するにあたり、ハイブリッド車両のエンジン及びモータの合計出力が変動することを回避することも望まれる。
【０００５】
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、アンモニアスリップが発生した場合に、ハイブリッド車両のエンジン及びモータの合計出力が変動することを回避しつつ、さらなるアンモニアスリップの発生を抑制して、アンモニアが大気中に多量に放出されることを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係るハイブリッド車両の制御装置は、走行用の駆動源としてエンジン及びモータを備えるとともに、前記エンジンの排気通路に選択還元触媒を備えるハイブリッド車両に適用された制御装置であって、前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側の箇所における排気中のアンモニア濃度に基づいて、前記選択還元触媒からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したか否かを判定する判定部と、前記アンモニアスリップが発生したと前記判定部によって判定された場合に、前記エンジンの出力を減少させるとともに、前記エンジンの出力の減少分だけ前記モータの出力を増大させるモータ出力増大制御処理を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、アンモニアスリップが発生した場合に、ハイブリッド車両のエンジン及びモータの合計出力が変動することを回避しつつ、さらなるアンモニアスリップの発生を抑制して、アンモニアが大気中に多量に放出されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るハイブリッド車両の模式的構成図である。
【図２】実施形態に係るモータ出力増大制御処理を含む一連の制御処理のフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係るハイブリッド車両１の制御装置３０について説明する。具体的には、最初に、本実施形態に係る制御装置３０が適用されたハイブリッド車両１の全体構成について説明し、次いで、制御装置３０の詳細について説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１の模式的構成図である。図１に例示されているハイブリッド車両１は、走行用の駆動源として、エンジン２及びモータ３を備えるハイブリッド車両である。具体的には、ハイブリッド車両１は、エンジン２及びモータ３に加えて、排気通路４、動力伝達軸５ａ，５ｂ，５ｃ、トランスミッション６、モータクラッチ７、インバータ８、バッテリ９、排気浄化装置１０、センサ類（図１ではアンモニアセンサ２０が例示されている）、及び、制御装置３０を備えている。なお、ハイブリッド車両１は、エンジン２に吸入される吸気が通過する吸気通路も備えているが、図１において、この吸気通路の図示は省略されている。
【００１１】
本実施形態では、エンジン２として、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを用いている。エンジン２の燃料噴射量や燃料噴射タイミング等は、制御装置３０によって制御されている。排気通路４はエンジン２から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部が分岐してエンジン２の各気筒の排気ポートに接続している。なお、図示はされていないが、ハイブリッド車両１は、エンジン２に吸入される吸気が通過する吸気通路も備えている。
【００１２】
動力伝達軸５ａはエンジン２とトランスミッション６との間で動力を伝達する軸である。動力伝達軸５ｂはトランスミッション６と駆動輪用のデファレンシャルギア（図示せず）との間で動力を伝達する軸である。動力伝達軸５ｃはトランスミッション６とモータ３との間で動力を伝達する軸である。トランスミッション６としては、制御装置３０によって制御されてギア段を変更するＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）やＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｍａｎｕａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等を用いることができる。
【００１３】
モータクラッチ７は、動力伝達軸５ｃにおけるトランスミッション６とモータ３との間の部分に配置されており、制御装置３０の指示を受けて切断状態と接続状態とを切り替える。モータクラッチ７が切断状態になった場合、モータ３とトランスミッション６との間の動力伝達は不能になり、モータクラッチ７が接続状態になった場合、モータ３とトランスミッション６との間の動力伝達は可能になる。制御装置３０は、エンジン２の動力をモータ３の動力によってアシストするモータアシスト時や、モータ３が回生発電を行う回生発電時において、モータクラッチ７を接続状態にする。
【００１４】
モータ３は、インバータ８を介してバッテリ９と電気的に接続されている。モータ３は、モータアシスト時においては、バッテリ９からの電力供給を受けて駆動することで、エンジン２の動力をアシストする。また、モータ３は、回生発電時においては、トランスミッション６の側からの動力（これはエンジン２からの動力、又は、駆動輪からの動力である）が伝達されて駆動することで、回生発電を行う。この回生発電によって得られた電力はバッテリ９に充電される。このようなモータ３としては、例えば永久磁石型の交流同期モータ等を用いることができる。また、バッテリ９としては、例えばリチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリ等を用いることができる。
【００１５】
なお、ハイブリッド車両１におけるエンジン２とモータ３との接続態様は、少なくともモータアシストが可能な構成であればよく、その具体的な構成は上述した構成に限定されるものではない。
【００１６】
排気浄化装置１０は、排気を浄化する装置である。具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１０は、酸化触媒１１、フィルタ１２、ＳＣＲ触媒１３、アンモニアスリップ触媒１４、及び、尿素水噴射弁１５を備えている。酸化触媒１１、フィルタ１２、ＳＣＲ触媒１３、及び、アンモニアスリップ触媒１４は、この順番で上流側から順に排気通路４に配置されている。
【００１７】
フィルタ１２は、排気に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ；粒子状物質）を捕集する機能を有する部材である。酸化触媒１１は、排気が通過可能な担持体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。酸化触媒１１は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、この酸化触媒１１において生成された二酸化窒素によって、フィルタ１２に捕集されたＰＭを燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）として排出させることができる。
【００１８】
ＳＣＲ触媒１３は、尿素水の加水分解によって生成されたアンモニア（ＮＨ３）を吸着し、この吸着されたアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元させる触媒である。この触媒の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えばバナジウム、銅、鉄等のような、公知のＳＣＲ触媒を用いることができる。
【００１９】
アンモニアスリップ触媒１４は、ＳＣＲ触媒１３よりも下流側に配置されており、アンモニアスリップ触媒１４に流入した排気中のアンモニアを酸化させる酸化触媒である。
【００２０】
尿素水噴射弁１５は、配管（図示せず）を介して尿素水貯留タンク（図示せず）と接続されている。尿素水噴射弁１５には、この尿素水貯留タンクに貯留された尿素水が供給される。尿素水噴射弁１５は、制御装置３０の指示を受けて、フィルタ１２よりも下流側且つＳＣＲ触媒１３よりも上流側の排気に向けて尿素水を噴射する。尿素水噴射弁１５から尿素水が排気中に噴射された場合、尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、ＳＣＲ触媒１３に吸着され、このＳＣＲ触媒１３の触媒作用の下でＮＯｘを還元させる。この結果、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）が生成される。このようにして排気中のＮＯｘの低減が図られている。
【００２１】
アンモニアセンサ２０は、排気通路４におけるＳＣＲ触媒１３よりも下流側の箇所に配置されている。具体的には、本実施形態に係るアンモニアセンサ２０は、排気通路４におけるＳＣＲ触媒１３よりも下流側であって、アンモニアスリップ触媒１４よりも上流側の箇所に配置されている。なお、アンモニアセンサ２０は、排気通路４におけるアンモニアスリップ触媒１４よりも下流側の箇所に配置されていてもよい。アンモニアセンサ２０は、制御装置３０と電気的に接続されている。アンモニアセンサ２０は、排気中のアンモニア濃度を検出し、検出値を制御装置３０に伝える。
【００２２】
なお、排気中のアンモニア濃度を検出するにあたり、アンモニアセンサ２０に代えて、ＮＯｘセンサを用いることもできる。ＮＯｘセンサは、主として、排気中のＮＯｘ濃度を検出するために用いられるセンサであるが、排気中のアンモニア濃度が変化した場合にも、ＮＯｘセンサの検出値は変化するため、ＮＯｘセンサによっても、アンモニア濃度を検出することが可能である。
【００２３】
また、ハイブリッド車両１は、アンモニアセンサ２０以外にも、ハイブリッド車両１の
動作に用いられる各種の測定値を検出する種々のセンサ（例えば、エンジン２のクランク角を検出するクランク角センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、ブレーキ開度を検出するブレーキ開度センサ、車速を検出する車速センサ等）を備えている。
【００２４】
制御装置３０は、プロセッサとしての機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３１と、ＣＰＵ３１の動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部３２と、を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部３２は、具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体によって構成されている。
【００２５】
本実施形態に係る制御装置３０は、通常時においてはモータクラッチ７を切断状態にしている。制御装置３０は、例えばハイブリッド車両１の発進時や加速時等において、モータクラッチ７を接続状態にして、バッテリ９からの電力供給によってモータ３を駆動させることで、エンジン２の動力をモータ３の動力によってアシストさせる（すなわちモータアシストを行う）。また、制御装置３０は、例えばハイブリッド車両１の慣性走行時やブレーキ制動時等においては、モータクラッチ７を接続状態にして、モータ３に回生発電を行わせ、この回生発電によって得られた電力をバッテリ９に充電させる。
【００２６】
さらに、本実施形態に係る制御装置３０は、ＳＣＲ触媒１３に吸着されていたアンモニアがＳＣＲ触媒１３から放出されるアンモニアスリップが発生した場合には、エンジン２の出力を減少させるとともに、このエンジン２の出力の減少分だけモータ３の出力を増大させる「モータ出力増大制御処理」を実行する。このモータ出力増大制御処理を含む一連の制御処理の詳細について、フローチャートを用いて説明すると、次のようになる。
【００２７】
図２は、モータ出力増大制御処理を含む一連の制御処理のフローチャートの一例である。図２のフローチャートの各ステップは、制御装置３０の具体的にはＣＰＵ３１が記憶部３２に記憶されたプログラムに基づいて実行する。また、制御装置３０は、ハイブリッド車両１の始動時（スタートスイッチがＯＮにされたとき）に、図２のフローチャートを最初にスタートする。
【００２８】
図２のステップＳ１０において、制御装置３０は、排気通路４におけるＳＣＲ触媒１３よりも下流側の箇所における排気中のアンモニア濃度に基づいて、ＳＣＲ触媒１３からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したか否かを判定する。具体的には、このステップＳ１０において、本実施形態に係る制御装置３０は、アンモニアセンサ２０の検出したアンモニア濃度に基づいて、アンモニアスリップが発生したか否かを判定する。このステップＳ１０の詳細な実行内容は、以下のとおりである。
【００２９】
まず、制御装置３０の記憶部３２（例えばＲＯＭ）には、ステップＳ１０の判定の基準値となる、アンモニア濃度の「所定値」が予め記憶されている（すなわち、予め設定されている）。この所定値は、アンモニアセンサ２０の検出値であるアンモニア濃度がこの値以上になった場合にアンモニアスリップが発生したと判定できる値であり、ゼロ（％）よりも大きい値である。この所定値は、例えば、アンモニアセンサ２０の測定誤差等を考慮して適切な値を求めておき、記憶部３２に記憶させておく。なお、この所定値の単位は％に限られず、出力電流値や出力電圧値等のような別の単位であってもよく、あるいは無次元であってもよい。
【００３０】
そして、制御装置３０は、アンモニアセンサ２０の検出したアンモニア濃度が記憶部３２の所定値以上であるか否かを判定し、この判定の結果、アンモニア濃度が所定値以上であると判定した場合にアンモニアスリップが発生した（ＹＥＳ）と判定し、アンモニア濃度が所定値未満であると判定した場合にはアンモニアスリップが発生していない（ＮＯ）と判定する。以上のようにして、ステップＳ１０は実行されている。
【００３１】
なお、ステップＳ１０において、制御装置３０は、アンモニアセンサ２０の代わりにＮＯｘセンサを用いて、アンモニアスリップが発生したか否かを判定することもできる。
【００３２】
但し、アンモニアセンサ２０は、排気中のアンモニア濃度を直接的に検出することができる点において、ＮＯｘセンサよりもアンモニア濃度の検出精度が良好である。このため、本実施形態のように、ステップＳ１０においてアンモニアセンサ２０を用いる場合の方が、ＮＯｘセンサを用いる場合よりも、アンモニアスリップの発生の有無を精度良く判定することができる。
【００３３】
ステップＳ１０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、アンモニアスリップが発生したと判定された場合）、制御装置３０は、エンジン２の出力を減少させるとともに、このエンジン２の出力の減少分だけモータ３の出力を増大させる「モータ出力増大制御処理」を実行する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０の具体的な実行内容は以下のとおりである。
【００３４】
まず、ステップＳ２０の実行前に、ハイブリッド車両１がモータアシスト走行していない場合（具体的には、エンジン２の動力のみでハイブリッド車両１が走行するエンジン単独走行になっている場合）には、ステップＳ２０において制御装置３０は、エンジン２の動力をモータ３の動力によってアシストするモータアシストを開始させることで、ハイブリッド車両１の走行モードをモータアシスト走行に切り替える。そして、制御装置３０は、このモータアシスト時におけるエンジン２の出力（すなわち、エンジン２の単位時間当たりの仕事量（ｋｗ））を、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された時点の出力よりも減少させる。このときの、出力の減少量は特に限定されるものではなく、予め設定された所定出力値だけ減少させればよい。そして、制御装置３０は、このエンジン２の出力の減少分だけ（すなわち、所定出力値だけ）、モータ３の出力（すなわち、モータ３の単位時間当たりの仕事量（ｋｗ））を増大させる。
【００３５】
なお、制御装置３０は、エンジン２の出力を減少させるにあたり、具体的にはエンジン２の燃料噴射量を減少させればよい。また、制御装置３０は、モータ３の出力を増大させるにあたり、具体的には、モータ３への電力供給量を増大させればよい。
【００３６】
また、ステップＳ２０の実行前に、既に、ハイブリッド車両１の走行モードがモータアシスト走行になっている場合にも、制御装置３０は、上記と同様に、モータアシスト時におけるエンジン２の出力を減少させ、この減少分だけモータ３の出力を増大させる。以上のように、本実施形態に係るステップＳ２０は実行されている。
【００３７】
このステップＳ２０においてエンジン２の出力が減少することによって、排気温度を低下させることができる。これにより、ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着容量を高めることができるので、さらなるアンモニアスリップの発生が抑制される。
【００３８】
ステップＳ２０の次に、制御装置３０は、モータ出力増大制御処理の実行を終了させるための条件である「終了条件」が満たされたか否かを判定する（ステップＳ３０）。このステップＳ３０の具体的な内容は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、アンモニアセンサ２０の検出したアンモニア濃度が、ステップＳ１０で用いた所定値未満になったという条件を用いている。すなわち、本実施形態に係るステップＳ３０において、制御装置３０は、このアンモニア濃度が所定値未満になった場合に、終了条件が満たされたと判定する。
【００３９】
なお、ステップＳ３０に係る終了条件の他の例を挙げると、例えば、制御装置３０は、ステップＳ２０の実行開始からの経過時間が予め設定された所定時間以上になった場合に、終了条件が満たされたと判定することもできる。この所定時間は、予め適切な値を求めておき、記憶部３２に記憶させておけばよい。
【００４０】
ステップＳ３０はＹＥＳと判定されるまで、繰り返し実行される。ステップＳ３０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、終了条件が満たされた場合）、制御装置３０は、モータ出力増大制御処理の実行を終了させる（ステップＳ４０）。具体的には、制御装置３０は、このステップＳ４０において、エンジン２の出力値及びモータ３の出力値をステップＳ２０の実行開始直前の値に戻すことで、モータ出力増大制御処理の実行を終了させる。このステップＳ４０の実行後に制御装置３０は、フローチャートの実行を終了する。
【００４１】
なお、ステップＳ１０及びステップＳ３０に係る判定処理を実行する制御装置３０のＣＰＵ３１は「判定部」としての機能を有する部材の一例である。また、ステップＳ２０及びステップＳ４０に係る制御処理を実行する制御装置３０のＣＰＵ３１は「制御部」としての機能を有する部材の一例である。
【００４２】
続いて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、アンモニアスリップが発生したと判定された場合にモータ出力増大制御処理（ステップＳ２０）が実行されるので、アンモニアスリップが発生した場合に、迅速に、エンジン２の出力を減少させて、排気温度を低下させることができる。これにより、さらなるアンモニアスリップの発生を抑制することができるので、アンモニアが大気中に多量に放出されることを抑制することができる。また、本実施形態によれば、モータ出力増大制御処理において、エンジン２の出力の減少分だけモータ３の出力が増大されているので、エンジン２及びモータ３の合計出力が変動することが回避されている。これにより、モータ出力増大制御処理の実行によって、ハイブリッド車両１の走行状態に悪影響が及ぶことが回避されている。
【００４３】
すなわち、本実施形態によれば、アンモニアスリップが発生した場合に、エンジン２及びモータ３の合計出力が変動することを回避しつつ、さらなるアンモニアスリップの発生を抑制して、アンモニアが大気中に多量に放出されることを抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、以下の理由によって、ＳＣＲ触媒１３に吸着させておくアンモニア量（アンモニア吸着量）を多くすることもできる。具体的には、アンモニアスリップが発生したときに、さらなるアンモニアスリップの発生を抑制することができない従来技術の場合、アンモニアスリップ自体が極力発生しないようにしておくことが望まれる。このため、このような従来技術の場合、一般に、ＳＣＲ触媒１３に吸着させておくアンモニア量を、余裕を見て少な目に設定している。これに対して、本実施形態によれば、アンモニアスリップが発生したときにさらなるアンモニアスリップの発生を抑制できるので、ＳＣＲ触媒１３に吸着させておくアンモニア量を従来よりも多くすることができる。これにより、ＳＣＲ触媒１３によるＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、ステップＳ１０において、アンモニアセンサ２０の検出値に基づいてアンモニアスリップの発生の有無を判定しているので、前述したように、例えばＮＯｘセンサの検出値を用いてこれを判定する場合に比較して、アンモニアスリップの発生の有無を精度良く判定することができる。
【００４６】
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ハイブリッド車両
２  エンジン
３  モータ
４  排気通路
１０  排気浄化装置
１１  酸化触媒
１２  フィルタ
１３  ＳＣＲ触媒
１４  アンモニアスリップ触媒
１５  尿素水噴射弁
２０  アンモニアセンサ
３０  制御装置
３１  ＣＰＵ（判定部、制御部）
【図１】
2020050009.tif 000003
【図２】
2020050009.tif 000004