(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両の運転方法、及びハイブリッド車両の少ない排気ガス排出を可能にする、この方法を実施する装置を提供する。【解決手段】予め定められたトルク目標値（ｍｉｆａ）が、加算的に少なくとも一つの内燃機関（１０）と少なくとも一つの電動モータ（４０）によってもたらされる、ハイブリッド車両の運転方法において、第一のステップでは、内燃機関（１０）のトルク寄与（ＭｄＢ）が、排気ガスの少なくとも一つの特性値（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、粒子、Ｔａｂｇ）に依存して定められ、第二のステップでは、電動モータ（４０）のトルク寄与（ＭｄＥ）が、トルク目標値（ｍｉｆａ）と前記第一のステップで定められた内燃機関（１０）のトルク寄与（ＭｄＢ）との間の差に依存して定められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められたトルク目標値（ｍｉｆａ）が、加算的に少なくとも一つの内燃機関（１０）と少なくとも一つの電動モータ（４０）によってもたらされる、ハイブリッド車両の運転方法において、
第一のステップでは、内燃機関（１０）のトルク寄与（ＭｄＢ）が、排気ガスの少なくとも一つの特性値（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、粒子、Ｔａｂｇ）に依存して定められること、および
第二のステップでは、電動モータ（４０）のトルク寄与（ＭｄＥ）が、トルク目標値（ｍｉｆａ）と前記第一のステップで定められた内燃機関（１０）のトルク寄与（ＭｄＢ）との間の差に依存して定められること、
を特徴とするハイブリッド車両の運転方法。
【請求項２】
排気ガスの前記特性値が、望ましくない排気ガス成分（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、粒子）であることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
排気ガスの前記特性値が、排気ガス温度（Ｔａｂｇ）であることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項４】
排気ガス温度（Ｔａｂｇ）が、排気ガス処理装置（１２、１４、１５）の動作温度領域を考慮して設定されることを特徴とする請求項３に記載の運転方法。
【請求項５】
排気ガス温度（Ｔａｂｇ）が、触媒（１２、１５）または粒子フィルタ（１４）の動作温度領域に合わせて調整されることを特徴とする請求項４に記載の運転方法。
【請求項６】
電動モータ（４０）のトルク寄与（ＭｄＥ）が、正または負になり得ることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項７】
望ましくない排気ガス成分（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、粒子）の少なくとも一つの最適化が、排気ガス温度（Ｔａｂｇ）の決定よりも優位にあること、および
排気ガス温度（Ｔａｂｇ）が不十分である場合には、排気ガス処理装置（１２、１４、１５）が動作温度領域の維持のために電気的に加熱されること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項８】
内燃機関（１０）のコールドスタートの際には、排気ガス処理装置（１２、１４、１５）が動作温度領域の維持のために電気的に加熱されることを特徴とする請求項４に記載の運転方法。
【請求項９】
排気ガスの前記特性値が、ＮＯｘ濃度であることを特徴とする請求項２に記載の運転方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法を実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の運転方法、及びその方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＥ １０１ ２８ ７５８ Ａ１に、この類に基づく装置が記載されているが、その方法によれば、予め定められたトルク目標値が、加算的に少なくとも一つの内燃機関と少なくとも一つの電動モータによってもたらされる。内燃機関と電動モータはトランスミッションを介してハイブリッド車両の駆動輪に対して協働する。電動モータの制御は、ナビゲーションシステムが作り出す高度情報（即ち、標高、海抜に関する情報）に依存して行われる。高度情報に基づく制御は、電動モータ用に用意されているエネルギー源の最低充電状態をより低く設定することができるという利点をもっている。何故なら、上り走行の後に続く下り走行の際に、ジェネレータ（発電機）として働く電動モータを用いて、エネルギー源の充電のための計算可能なエネルギー回生を計画的に組み込むことができるからである。特に、上り走行の際に、トルク要求がより高くなった時に電動モータを適切に投入することによって、内燃機関を燃料消費的に有利な運転状態で運転することができる。下り走行の際に、予想される回収可能なエネルギーを組み込むことによって、全体としてハイブリッドのより低いエネルギー消費が実現される。
【０００３】
ＤＥ １９９ ２３ ２９９ Ａ１に、排気ガス領域内に粒子フィルタの配置されている内燃機関の制御方法が記載されている。再生を行わせるために必要な温度は、場合によっては必要となる排気ガス温度の引き上げによってもたらされる。排気ガス温度の引き上げは内燃機関の燃料供給への介入によって行われ、その際には噴射時期が遅れ方向へずらされ、その結果内燃機関の効率の引下げによって、より高い排気ガス温度が生じる。
【０００４】
ＤＥ １００ ４３ ３６６ Ａ１には、排気ガス領域内に触媒が配置されている内燃機関が記載されているが、この触媒は、特定の動作状況の下ではより高い動作温度へ引き上げられなければならない。触媒の動作温度の引き上げは、排気ガス温度の引き上げによって可能である。排気ガス温度に対しては、ここで前提として用いられている外部点火式の内燃機関の場合には、点火時期の移動によって影響を与えることができる。
【０００５】
ＥＰ ９４４ ４２４ Ｂ１からは、ＮＯｘ吸蔵型触媒を備えた外部添加式の内燃機関が知られているが、この触媒は、電流を流すことによって加熱することのできる金属製の担体を持っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ハイブリッド車両の運転のための方法、及びハイブリッド車両の少ない排気ガス排出を可能にする、この方法を実施するための装置の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づく方法は、予め定められたトルク目標値が、加算的に少なくとも一つの内燃機関と少なくとも一つの電動モータによってもたらされるということを前提としている。本発明によれば、第一のステップでは、内燃機関のトルク寄与が内燃機関の排気ガスの少なくとも一つの特性値に依存して定められ、また第二のステップでは、電動モータのトルク寄与がトルク目標値と第一のステップで定められた内燃機関のトルク寄与との間の差に依存して定められる。
【０００８】
トルクの決定の際には一般に、協働するハイブリッド車両の駆動原動機によってもたらされるべき駆動力或いは駆動出力の決定が重要である。
【発明の効果】
【０００９】
第一のステップで排気ガスの少なくとも一つの特性値に依存して行われる内燃機関のトルク寄与の決定は、内燃機関の排気ガス排出的に最適な運転を可能にするが、燃料消費的に最適な運転からは外れることがある。
【００１０】
排気ガスの特性値は、例えば、排気ガス中のＮＯｘ濃度、CO濃度、HC濃度、或いは粒子濃度、などの望ましくない排気ガス成分とすることができる。これらの特性値の少なくとも一つができる限り小さい値となるような運転状態で内燃機関を運転することによって、排気ガス処理装置の中で必要となる、有害な排気ガス成分の更なる引き下げのためのコストを引き下げることができる。
【００１１】
別の実施例では、排気ガスの特性値を排気ガス温度とすることができる。好ましくは、排気ガス温度は備えられている排気ガス処理装置の動作温度領域を考慮して設定される。その際には排気ガス処理装置の最低動作温度を確保することが重要となり得る。
【００１２】
排気ガス処理装置では、例えば触媒或いは例えば粒子フィルタが問題となる。触媒は触媒作用のために最低動作温度を必要とする。吸蔵型触媒、例えばＮＯｘ吸蔵型触媒であれば、触媒が再生されなければならない。再生のためには、例えば２５０〜５００℃の運転温度に対して４５０〜６００℃のより高い温度を必要とする。備えられている粒子フィルタも再生を行わせるために、例えば６００〜６５０℃の領域内にある、より高い温度を必要とする。本発明によれば、排気ガス処理装置に必要な温度の到達を目的とした内燃機関の運転を考慮することができる。
【００１３】
最適化の課題に関していえば、少なくとも一つの排気ガス成分の最適化を排気ガス温度の決定よりも優先させることができる。この場合には、必要な最低動作温度の確保のために或いは予め定められている排気ガス処理装置の温度領域の維持のために、排気ガス装置の電気的加熱装置が備えられている。この措置は、特に内燃機関のコールドスタートの場合に備えられることができ、その際にはいずれの場合にも排気ガス処理装置の最低動作温度に迅速に到達するために電気的加熱装置が備えられる。コールドスタート段階が既に克服されていれば、この措置は必要な動作温度領域の維持を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１には内燃機関１０が示されており、その給気領域に空気センサ１１が配置され、その排気ガス領域内に、第一の触媒１２、排気ガス温度センサ１３、粒子フィルタ１４、第二の触媒１５、ＮＯｘセンサ１６、HCセンサ１７が配置されている。
【００１５】
制御装置２０に、空気センサ１１は空気信号ｍｓＬを、排気ガス温度センサ１３は排気ガス温度信号Ｔａｂｇを、ＮＯｘセンサ１６はＮＯｘ信号ＮＯｘを、ＨＣセンサ１７はＨＣ信号ＨＣを送り込む。
【００１６】
内燃機関１０は、制御装置２０に内燃機関回転数ＮＢを送り込む。制御装置２０には更にトルク目標値ｍｉｆａが送り込まれる。
内燃機関１０には燃料配分装置３０が割り当てられており、この燃料配分装置３０は、制御装置２０から燃料信号ｍＥを受け取る。
【００１７】
制御装置２０は、電動モータ４０に第一の制御信号ＰＷＭ１を、粒子フィルタ１４に割り当てられている粒子フィルタ加熱装置４１に第二の制御信号ＰＷＭ２を、また第二の触媒１５に割り当てられている触媒加熱装置４２に第三の制御信号ＰＷＭ３を送り込む。
【００１８】
電動モータ４０のための電気エネルギー、並びに粒子フィルタ加熱装置４１と触媒加熱装置４０のための電気エネルギーは、エネルギー源５０によって供給される。
図２は、内燃機関回転数ＮＢに応じた、又内燃機関１０のトルクＭｄＢに応じた、排気ガスの特性値の第一と第二の曲線６０、６１を示している。排気ガスの特性値の第一の曲線６０には、定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｂの下での第一のスタートポイント６２が記入されている。トルクの変化ｄＭが第一の目標ポイント６３をもたらし、この目標ポイントは定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｂの下では排気ガスの特性値の第二の曲線６１の上にある。
【００１９】
図３は、内燃機関回転数ＮＢに応じた、又内燃機関１０のトルクＭｄＢに応じた、排気ガスの別の特性値の第一と第二の曲線７０、７１を示している。排気ガスの別の特性値の第一の曲線７１の上には、定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｂの下での第二のスタートポイント７２が記入されている。トルクの変化ｄＭが第二の目標ポイント７３をもたらし、この目標ポイントは、定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｂの下では排気ガスの別の特性値の第二の曲線７１の上にある。
【００２０】
図４は、電動モータ回転数ＮＥに応じた、又電動モータトルクＭｄＥに応じた、電動モータ４０の第一と第二の特性曲線８０、８１を示している。電動モータ４０の第一の特性曲線８０の上には、定められた電動モータトルクＮ１Ｅの下での第三のスタートポイント８２が記入されている。トルクの変化ｄＭが第三の目標ポイント８３をもたらし、この目標ポイントは、定められた電動モータ回転数Ｎ１Ｅの下では電動モータ４０の第二の特性曲線８１の上にある。
【００２１】
本発明に基づく方法は次の様に働く。
少なくとも一つの内燃機関１０と少なくとも一つの電動モータ４０とを備えた、図１に示されている装置はハイブリッド車両を駆動する。内燃機関１０と電動モータ４０は、例えば、詳しくは説明されないトランスミッションを介してハイブリッド車両の少なくとも一つの駆動輪に対して働き掛ける。内燃機関１０と電動モータ４０との結合は、電動モータ４０の一部を直接内燃機関１０の駆動シャフトに配置することによっても行うことができる。制御装置２０は、内燃機関１０と電動モータ４０とを、ハイブリッド車両の詳しくは示されていない、例えばアクセルペダルの位置に対応するトルク目標値ｍｉｆａに依存して制御する。
【００２２】
ここでトルクという概念は、いわゆるトルク自体に限定されていると見なされるべきではない。このトルクの概念はもっと一般的に、例えばハイブリッド車両によって要求される駆動力或いは、例えば駆動出力と理解されるべきである。
【００２３】
制御装置２０は、燃料信号ｍＥを、例えば空気信号ｍｓＬに依存して、又内燃機関回転数ＮＢに依存して、決定する。出発点は、定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｂの下での排気ガスの特性値の第一の曲線６０の上にある第一のスタートポイント６２とすることができる。
【００２４】
排気ガスの特性値は、例えば望ましくない或る排気ガス成分の濃度とする。この望ましくない排気ガス成分は、ＮＯｘセンサ１６が測定し、および／または内燃機関１０の既知の運転値に基づいて計算することのできるＮＯｘ濃度とすることができる。排気ガスの特性値は、代わりの手法として或いは追加として、ＨＣセンサ１７が測定し、および／または内燃機関１０の既知の運転値に基づいて計算することのできるＨＣ濃度とすることができる。代わりの手法として或いは追加として、ＣＯ濃度を考えることもできる。更に、排気ガスの特性値は、代わりの手法として或いは追加として、粒子濃度とすることもできる。
【００２５】
排気ガスの二つ以上の特性値が最適化のために用いられる場合には、考慮される特性値を含んでいる妥協点が見つけられなければならない。
第一の曲線６０は、例えば、第二の曲線６１が反映しているＮＯｘ濃度よりも高い、望ましくないＮＯｘ濃度の濃度に対応している。それ故、内燃機関１０のＮＯｘ未処理排出をできる限り少なくするために、第一のステップでは、内燃機関１０のトルク寄与ＭｄＢを、排気ガスの少なくとも一つの特性値に依存して決定し、この場合の例では、ＮＯｘ濃度に依存して決定するということが考えられている。最初に、ハイブリッド車両の少なくとも一つの内燃機関１０と少なくとも一つの電動モータ４０の基本的なトルク寄与が求められる。
【００２６】
従来のように、内燃機関１０の運転ポイントを第一のスタートポイント６２に決定する代わりに、本発明によれば、内燃機関１０の運転ポイントは、今度は第一の目標ポイント６３に合わせられる。第一のステップで行われる内燃機関１０のトルク寄与ＭｄＢの決定は、最初の目標ポイント６３での内燃機関１０のトルクＭｄＢに対応する。
【００２７】
第一の目標ポイントの設定にはトルク変化ｄＭが結び付いており、このトルク変化は、第一のスタートポイント６２と第一の目標ポイント６３との間で内燃機関回転数Ｎ１Ｂの決定の際に現れる。トルクの変化ｄＭは、排気ガスの別の特性値に対しても影響を与える。それ故、図３には、排気ガスの別の特性値の第一と第二の曲線７０、７１が示されている。ここでは、第二のスタートポイント７２と第二の目標ポイント７３との間の定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｂの下でトルク変化ｄＭが現れている。排気ガスの別の特性値には、例えば、排気ガス温度センサ１３で測定され、および／または内燃機関１０の既知の運転値に基づいて計算することのできる、排気ガス温度がある。第一の曲線７０は、例えば第二の曲線７１のそれよりも高い排気ガス温度に対応している。
【００２８】
第二のステップでは、電動モータ４０のトルク寄与ＭｄＥが、トルク目標値ｍｉｆａと第一のステップで確定された内燃機関１０のトルク寄与ＭｄＢとの間の差に基づいて決定される。トルク変化ｄＭがトルクの低下を示している場合には、電動モータ４０がそれに対応するトルクの引き上げをもたらさなければならない。電動モータ４０のトルクの引上げは、図４に示されており、そこでは第三のスタートポイント８２から第三の目標ポイント８３へ変化している。第三のスタートポイント８２は、電動モータ４０のトルク寄与ＭｄＥの変化とは係わりなく、ハイブリッド車両の少なくとも一つの内燃機関１０と少なくとも一つの電動モータ４０のトルク寄与の配分という枠組みの中で設定される。トルクの引き上げｄＭは、定められた電動モータ回転数Ｎ１Ｅの下で行われるが、この電動モータ回転数N１Eは、定められた内燃機関回転数Ｎ１Ｍと同じである必要はない。
【００２９】
図4に示されている特性曲線８０、８１は、直流モータの回転数とトルクとの間の機能的関係に対応している。実際には、電動モータとして、好ましくは同期機が用いられる。
図示されている実施例で行われるべき電動モータ４０のトルクｄＭの引上げを、制御装置２０は、電動モータ４０の第一の制御信号ＰＷＭ１の変更によって行う。第一の制御信号ＰＷＭ１は、例えば、エネルギー源５０によって用意される、電動モータ４０の平均動作電圧を変化させるパルス幅変調信号である。動作電圧の変化は、電動モータ４０によって生成されるトルクＭｄＥのための尺度となるモータ電流の対応する変化をもたらす。
【００３０】
図示されている実施例では、電動モータ４０のトルクｄＭの引き上げが行われる。しかしながら、別の動作状態を考えることも可能である。例えば、排気ガスの特性値にて季節に影響を与えるために内燃機関１０のトルクｄＭの引き上げを考えることができ、その場合には、電動モータ４０のトルクＭｄＥの引下げが行われる。運転状況によっては、電動モータ４０のトルクＭｄＥがそれでも同時に引き上げられるということも考えられる。そのような運転状況は、エネルギー源の充電のための要求が生じた場合に発生する。エネルギー源５０の充電は、電動モータ４０をジェネレータとして作動させることによって達成される。この場合には、内燃機関１０が電動モータ４０を駆動する。
【００３１】
図示されている実施例では、図３による第一の曲線７０から第二の曲線７１への移行によって、排気ガス温度の低下が期待される。排気ガス温度の変化は、排気ガス処理装置の効果に影響を与え得る。図示されている実施例では、排気ガス処理装置には第一と第二の触媒１２、１５、並びに粒子フィルタ１４が備えられている。場合によっては備えられている、例えば酸化触媒である第一の触媒１２、および／または場合によっては備えられている、例えばＮＯｘ吸蔵型触媒である第二の触媒１５での触媒反応は、一定の温度領域で最適に行われる。予め定められている最低動作温度の下側では、排気ガスの浄化機能は最早発揮されなくなる。それ故、動作温度が最適な動作温度領域内にあるか、或いは少なくとも最低動作温度よりも上にあるということが保証されなければならない。
【００３２】
場合によっては、備えられる粒子フィルタ１４、並びに場合によっては、吸蔵型触媒として作られる第二の触媒１５には再生が必要である。第二の触媒１５での再生は吸蔵動作と比べてより高い動作温度を必要とすることがある。粒子フィルタ１４の再生は、粒子を酸化によって燃焼させる、一定の動作温度を必要とすることがある。それぞれの必要とする最低動作温度は、例えば対応する排気ガス温度の決定によって達成することができる。
【００３３】
実施例によって、排気ガスの特性値として望ましくない排気ガス成分が最適化の対象とされた場合、排気ガス温度が低過ぎるというケースが生じることがある。それ故、或る実施態様では、粒子フィルタ１４および／または第二の触媒１５の電気加熱装置が備えられている。粒子フィルタ加熱装置４１も触媒加熱装置４２も、エネルギー源５０から電気エネルギーを供給される。電気加熱を行うために、制御装置４０が粒子フィルタ加熱装置４１を第二の制御信号ＰＷＭ２で、および／または触媒加熱装置４２を第三の制御信号ＰＷＭ３で制御する。これらの制御信号ＰＷＭ２、ＰＷＭ３は、加熱出力の連続的決定を可能にする。
【００３４】
別の実施例によれば、電気的加熱を如何なる場合にも実施するということが考えられている。この動作状態は、例えば、排気ガス処理装置１２、１４、１５の必要な動作温度が第一の目標ポイント６３の決定と無関係には到達されない、内燃機関１０のコールドスタートの際に生じる。特性値として排気ガス温度が図３によって最適化のために第一のステップで利用される場合には、この動作温度自身も到達されない。
【００３５】
本発明に基づく装置は、この方法の実施するために必要な装置を含んでいる。それは少なくとも、ソフトウェアとして実現されている個々のプロセスステップを実行する制御装置２０と関係している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に基づく方法が適用される技術的領域を示す。
【図２】回転数とトルクとに依存した内燃機関の排気ガスの特性値の特性曲線を示す。
【図３】回転数とトルクとに依存した内燃機関の排気ガスの特性値の特性曲線を示す。
【図４】回転数とトルクに依存した電動モータの特性曲線を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007531665.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月6日(2006.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007531665.tif 000007
【国際調査報告】
2007531665.tif 000008
2007531665.tif 000009
2007531665.tif 000010
2007531665.tif 000011
2007531665.tif 000012
2007531665.tif 000013