(57)【要約】【課題】従来よりも燃費を向上させつつ、排ガス中のＮＯｘの還元浄化を確実に行うことができるハイブリッド車両の制御方法を提供する。【解決手段】ＨＥＶ１の走行中に、触媒コンバータ１５の入口近傍に設置された温度センサ２０の測定値がＳＣＲ触媒１７の活性化温度の下限値未満になったときは、モータ用クラッチ１２を接状態にして電動発電機５を回転駆動させる一方で、湿式多板クラッチ３２を断状態にし、バッテリー１１のＳＯＣセンサ１３の測定値が下限値になったときは、湿式多板クラッチ３２を接状態にするとともに、回転センサ３４及び車速センサ３５の測定値と第１のマップデータとから要求走行トルクを決定し、その要求走行トルクと第２のマップデータとから決定される要求回生トルクで電動発電機５を回生発電させてバッテリー１１を充電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーに接続された電動発電機及びエンジンと駆動軸とをそれぞれ断接可能なハイブリッドシステムと、前記エンジンの排ガスが流れる排気通路に上流側から順に介設された尿素水を供給する噴射ノズル及び選択還元型触媒を有する排ガス浄化システムとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両の走行中であって前記噴射ノズルから前記尿素水が噴射されている場合に、前記選択還元型触媒に流入する前記排ガスの温度が該選択還元型触媒の活性化温度の下限値未満になったときは、前記電動発電機と前記駆動軸とを接状態にして前記バッテリーからの給電で該電動発電機を回転駆動させる一方で、前記エンジンと該駆動軸とを断状態にし、
前記バッテリーの蓄電率が予め設定された下限値になったときは、前記エンジンと前記駆動軸とを接状態にするとともに、該エンジンのエンジン回転数及び前記ハイブリッド車両の車速と予め設定された第１のマップデータとから要求走行トルクを決定し、
前記要求走行トルクと予め設定された第２のマップデータとから決定される要求回生トルクで前記電動発電機を回生発電させて前記バッテリーを充電することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２】
前記排気通路に介設された排気絞り弁を備え、
前記バッテリーを充電した後に、前記バッテリーの蓄電率が予め設定された上限値になったときは、前記電動発電機と前記駆動軸とを接状態にして前記バッテリーからの給電で該電動発電機を回転駆動させ、
前記エンジンと前記駆動軸とを断状態にして該エンジンのエンジン回転数を予め設定された値にするとともに、前記排気絞り弁を閉止する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項３】
前記予め設定された上限値が前記バッテリーの定格最大容量である請求項２に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項４】
前記排気通路に介設された排気絞り弁を備え、
前記バッテリーを充電した後に、前記ハイブリッド車両が慣性走行状態になったときは、最大要求回生トルクで前記電動発電機を回生発電させて前記バッテリーを充電し、かつ前記エンジンと前記駆動軸とを断状態にして該エンジンのエンジン回転数を予め設定された値にするとともに、前記排気絞り弁を閉止する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項５】
前記予め設定された下限値が、０超かつ４０％以下の範囲の値である請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【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制御方法に関し、更に詳しくは、従来よりも燃費を向上させつつ、排ガス中のＮＯｘの還元浄化を確実に行うことができるハイブリッド車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上と環境対策などの観点から、エンジンが発生する駆動力の一部を、バッテリーを電源とする電動発電機で代替するとともに、通常走行時の余剰エネルギーや制動時の回生エネルギーを回収してバッテリーに電力として蓄えるハイブリッド車両が注目されている。
【０００３】
このハイブリッド車両のエンジンにディーゼルエンジンを用いる場合には、排ガスに含有される粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を除去する排ガス浄化システムが必要となる。前者のＰＭについては、セラミックス製のハニカム状多孔体のフィルターによりＰＭを捕集するＰＭ捕集フィルターが主に用いられている。また、後者のＮＯｘについては、尿素水と選択還元型触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」という。）とを用いる尿素ＳＣＲシステムが注目されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
この尿素ＳＣＲシステムは、排ガス中に噴射されて加熱された尿素水が加水分解して生じたアンモニア（ＮＨ3）を、ＳＣＲ触媒の存在下で還元剤として作用させるＳＣＲ反応により排ガス中のＮＯｘを浄化するものである。
【０００５】
しかし、上記のＳＣＲ触媒は、触媒温度が活性化温度の下限値（例えば、約１５０〜２００℃）を下回ると、ＮＯｘの浄化率が低下するため、排ガス中のＮＯｘの大部分が浄化されずに大気中に放出されるおそれがある。
【０００６】
ここで、一般にディーゼルエンジンにおいては、ＮＯｘの発生量の減少と燃費とはトレードオフの関係にあることが知られている。そのため、上記のようなＳＣＲ触媒におけるＮＯｘの浄化率の低下に応じて、ディーゼルエンジンのＮＯｘの発生量を減少させようとすると、燃費が悪化してしまうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３７００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来よりも燃費を向上させつつ、排ガス中のＮＯｘの還元浄化を確実に行うことができるハイブリッド車両の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、バッテリーに接続された電動発電機及びエンジンと駆動軸とをそれぞれ断接可能なハイブリッドシステムと、前記エンジンの排ガスが流れる排気通路に上流側から順に介設された尿素水を供給する噴射ノズル及び選択還元型触媒を有する排ガス浄化システムとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記ハイブリッド車両の走行中であって前記噴射ノズルから前記尿素水が噴射されている場合に、前記選択還元型触媒に流入する前記排ガスの温度が該選択還元型触媒の活性化温度の下限値未満になったときは、前記電動発電機と前記駆動軸とを接状態にして前記バッテリーからの給電で該電動発電機を回転駆動させる一方で、前記エンジンと該駆動軸とを断状態にし、前記バッテリーの蓄電率が予め設定された下限値になったときは、前記エンジンと前記駆動軸とを接状態にするとともに、該エンジンのエンジン回転数及び前記ハイブリッド車両の車速と予め設定された第１のマップデータとから要求走行トルクを決定し、前記要求走行トルクと予め設定された第２のマップデータとから決定される要求回生トルクで前記電動発電機を回生発電させて前記バッテリーを充電することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハイブリッド車両の制御方法によれば、ハイブリッド車両の走行に必要なトルクの他に電動発電機の回生発電によってもディーゼルエンジンに負荷が加わるので、負荷変動を安定化し、選択還元型触媒に流入する排ガスの温度を確実に上昇させる機会を得ることができる。また、その排ガスの温度上昇により、選択還元型触媒でのＮＯｘの浄化率の低下をカバーするためにＮＯｘの発生量を低減させる必要がなくなるとともに、ディーゼルエンジンに加えられた負荷の一部を、電動発電機の回生発電によって電力エネルギーとして回収してバッテリーに充電することができる。そのため、ハイブリッド車両において、従来よりも燃費を向上させつつ、排ガス中のＮＯｘの還元浄化を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハイブリッド車両の例を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。
【図３】要求回生トルクの決定に係るマップデータの例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。
【図５】本発明の第３の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、ハイブリッド車両の構成例を示す。
【００１３】
このハイブリッド車両（以下、「ＨＥＶ」という。）１は、左右一対の駆動輪２、２に駆動力を伝達する駆動軸３に、ディーゼルエンジン４及び電動発電機５を変速機６を介してそれぞれ断接可能に連結させるハイブリッドシステム７と、ディーゼルエンジン４の排気通路８に設けられた排ガス浄化システム９とを備えている。
【００１４】
ハイブリッドシステム７は、電動発電機５にインバータ１０を通じて電気的に接続するバッテリー１１と、変速機６と電動発電機５との間に介設されたモータ用クラッチ１２とを有している。また、バッテリー１１には、蓄電率（ＳＯＣ）を測定するＳＯＣセンサ１３が取り付けられている。このハイブリッドシステム７は、ＨＣＵ１４により制御される。
【００１５】
排ガス浄化システム９は、排気通路８に介設された太径の触媒コンバータ１５と、その触媒コンバータ１５の上流側の排気通路８に設置された尿素水の噴射ノズル１６とを有している。触媒コンバータ１５内にはＳＣＲ触媒１７が格納されている。
【００１６】
ＳＣＲ触媒１７は、コージェライトや酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造等の担体に、鉄イオン交換アルミノシリケートや銅イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒を担持して形成される。
【００１７】
この触媒コンバータ１５の入口近傍には、ＳＣＲ触媒１７に流入する排ガスＧの温度を測定する温度センサ２０が設けられている。
【００１８】
なお、排ガス浄化システム９には、ＮＨ3スリップを防止するために、触媒コンバータ１５の下流側の排気通路８に酸化触媒（図示せず）を設ける場合もある。
【００１９】
ディーゼルエンジン４のエンジン本体２２においては、吸気バルブ２３が開弁したときに複数の気筒１９内にそれぞれ供給された吸入空気は、インジェクタ２４からの噴射燃料と混合・燃焼して、シリンダ２５内のピストン２６を往復動させてクランク軸２７を回転駆動した後に、排気バルブ２８が開弁したときに排ガスＧとなってエキゾーストマニホールド２９から排気通路８へ排気される。この排ガスＧは、排気通路８に設けられた排気絞り弁３０を通過した後に、上述した排ガス浄化システム９により浄化されて外部へ放出される。なお、排気絞り弁３０は、触媒コンバータ１５の下流側に設けられる場合もある。また、クランク軸２７の回転動力は、流体継手３１及び湿式多板クラッチ３２を介して変速機６から駆動軸３に伝達される。
【００２０】
これらのエンジン本体２２の各部及び排ガス浄化システム９は、ＨＣＵ１４に車載ネットワーク（一点鎖線で示す）を通じて接続するＥＣＵ３３により制御される。また、ＥＣＵ３３には、ディーゼルエンジン４のエンジン回転数を測定する回転センサ３４、ＨＥＶ１の車速を測定する車速センサ３５及びアクセルの開度を検知するアクセル開度センサ３６が接続している。
【００２１】
このようなＨＥＶ１における本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法（以下、単に「制御方法」という。）を、ＥＣＵ３３及びＨＣＵ１４の制御内容として、図２に基づいて以下に説明する。
【００２２】
ＥＣＵ３３は、ＨＥＶ１の走行中において、噴射ノズル１６から尿素水を噴射してＳＣＲ触媒１７でのＮＯｘの還元浄化を行う（Ｓ１０）ことと並行して、温度センサ２０の測定値Ｆを活性化温度の下限値Ｚと比較する（Ｓ１２）。この活性化温度の下限値Ｚとしては、約１５０〜２００℃の範囲の値が例示される。
【００２３】
測定値Ｆが下限値Ｚ未満になったときは、ＳＣＲ触媒１７におけるＮＯｘの浄化率が不十分なレベルにまで低下したと判定して（Ｓ１４）、その旨をＨＣＵ１４に伝達する。
【００２４】
この伝達を受けたＨＣＵ１４は、モータ用クラッチ１２を接状態にして（Ｓ１６）、バッテリー１１からのインバータ１０を通じた給電により電動発電機５を回転駆動させるとともに、湿式多板クラッチ３２を断状態にする（Ｓ１８）。これによりＨＥＶ１は、電動発電機５の駆動力のみで走行する状態になる。次に、ＳＯＣセンサ１３の検出値Ｖを予め設定された下限値Ｘと比較し（Ｓ２０）、検出値Ｖが下限値Ｘに等しくなったときは、バッテリー１１の放電が完了したと判定して（Ｓ２２）、その旨をＥＣＵ３３に伝達する。なお、この下限値Ｘとしては、ＳＯＣが、０％超であって、かつバッテリー１１の通常の使用範囲の下限である４０％以下の範囲となる値を用いることが望ましい。
【００２５】
この伝達を受けたＥＣＵ３３は、湿式多板クラッチ３２を接状態にする（Ｓ２４）。これによりＨＥＶ１は、主にディーゼルエンジン４の駆動力で走行する状態になる。次に、回転センサ３４の測定値及び車速センサ３５の測定値を入力し（Ｓ２６）、それらの測定値と予め設定された第１のマップデータとに基づいて、ＨＥＶ１の走行に必要な要求走行トルクを決定して（Ｓ２８）、ＨＣＵ１４に伝達する。この第１のマップデータとしては、ディーゼルエンジン４ごとに設定されるいわゆるトルクカーブが例示される。
【００２６】
ＨＣＵ１４は、伝達された要求走行トルクと予め設定された第２のマップデータとに基づいて、要求回生トルクを決定し（Ｓ３０）、その要求回生トルクでの電動発電機５の回生発電を行って、インバータ１０を通じてバッテリー１１を充電する（Ｓ３２）。
【００２７】
図３に、第２のマップデータの例を示す。このマップデータは、触媒コンバータ１５の入口近傍における排ガスＧの温度を予め設定された値にするための、ディーゼルエンジン４のエンジン回転数とトルクとの関係を、予め実験や計算により求めたものである。このマップデータにおいて、要求走行トルクＨのときに、触媒コンバータ１５の入口近傍における排ガスＧの温度Ｔ（たとえば、約１５０℃以上）及び燃費の最適点を得るための要求回生トルクＤは、エンジン回転数Ｋにおける要求走行トルクＨとマップデータとの差分となる。これらの要求走行トルクの決定並びに要求回生トルクの決定及び回生発電によるバッテリー１１の充電は、ＨＥＶ１の走行状態の変化に応じて繰り返し行われる（Ｓ２６〜Ｓ３２）。
【００２８】
以上のような制御を行うことで、要求走行トルクの他に電動発電機５の回生発電によってもディーゼルエンジン４に負荷が加わるので、ＳＣＲ触媒１７に流入する排ガスＧの温度を確実に活性化温度の下限値Ｚ以上に上昇させることができる。また、排ガスＧの温度が上昇するので、ＳＣＲ触媒１７でのＮＯｘの浄化率の低下をカバーするために、ディーゼルエンジン４においてＮＯｘの発生量を低減させる必要がなくなるとともに、ＳＣＲ触媒１７でのＮＯｘの還元浄化中にディーゼルエンジン４に加えられた負荷の一部を、電動発電機５の回生発電によって電力エネルギーとして回収してバッテリー１１に充電することができる。
【００２９】
このような理由から、ＨＥＶ１において、従来よりも燃費を向上させつつ、排ガスＧ中のＮＯｘの還元浄化を確実に行うことができるのである。
【００３０】
更には、排ガスＧの温度が上昇することにより、噴射ノズル１６から噴射された尿素水が全て加水分解されて気相状態でＳＣＲ触媒１７に到達するようになるので、ＳＣＲ触媒１７でのＮＯｘの浄化率の低下を抑制することも可能である。
【００３１】
本発明の第２の実施形態からなる制御方法を、図４に基づいて以下に説明する。なお、図４においては、図２と同一の制御内容には同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
上述した第１の実施形態からなる制御方法においては、電動発電機５の回生発電によるバッテリー１１の充電（Ｓ３２）は、バッテリー１１の劣化を防止する観点から、バッテリー１１のＳＯＣが予め設定された上限値に達したときには停止する必要がある。この上限値としては、バッテリー１１の定格最大容量とすることが望ましい。なお、定格最大容量とは、バッテリー１１の製造仕様に応じて予め規定された値であり、通常はバッテリー１１のＳＯＣが７０〜９０％となる状態である。
【００３３】
しかしながら、ステップ３２においてバッテリー１１の充電が停止されると、ＥＣＵ３３及びＨＣＵ１４による制御が終了するため、ＳＣＲ触媒１７におけるＮＯｘの浄化率が十分なレベルまで増加しない状態で中断してしまうおそれがある。
【００３４】
そこで、バッテリー１１のＳＯＣが予め設定された上限値に達した後も、排ガスＧ中のＮＯｘの確実な還元浄化を継続させるために、第１の実施形態からなる制御方法に加えて、以下の制御方法を実施する。
【００３５】
ＨＣＵ１４は、バッテリー１１を充電した（Ｓ３２）後に、ＳＯＣセンサ１３の検出値Ｖを予め設定された上限値Ｙと比較する（Ｓ３４）。そして、検出値Ｖが上限値Ｙに等しくなったときは、バッテリー１１の充電が完了したと判定して（Ｓ３６）、バッテリー１１からのインバータ１０を通じた給電により電動発電機５を回転駆動させるとともに、湿式多板クラッチ３２を断状態にして（Ｓ３８）、その旨をＥＣＵ３３に伝達する。
【００３６】
この伝達を受けたＥＣＵ３３は、インジェクタ２４の燃料噴射量を調整してディーゼルエンジン４のエンジン回転数を予め設定された値にするとともに、排気絞り弁３０を閉止する（Ｓ４０）。このエンジン回転数に係る予め設定された値としては、ＨＥＶ１を急加速した際に湿式多板クラッチ３２を接状態に再度した場合に、トルク変動が生じにくくなるように、停車時のアイドル回転数よりも高い値とすることが好ましい。
【００３７】
以上のような制御を行うことで、バッテリー１１が上限値Ｙまで充電された後の走行時において、ＨＥＶ１はディーゼルエンジン４のアイドル運転状態を維持しつつ電動発電機５によるモータ走行を行うとともに、排気絞り弁３０の閉止により排気圧力が高められて、そのディーゼルエンジン４に新たに負荷が加わるので、排ガスＧの温度の低下を抑制して、ＮＯｘの確実な還元浄化を継続することができるのである。
【００３８】
本発明の第３の実施形態からなる制御方法を、図５に基づいて以下に説明する。なお、図５においては、図２及び図４と同一の制御内容には同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
上述した第１の実施形態からなる制御方法においては、ＳＣＲ触媒１７でのＮＯｘの還元浄化中（Ｓ２４〜Ｓ３２）に、ドライバーがアクセルをオフにしてＨＥＶ１が慣性走行状態になると、ＳＣＲ触媒１７に流入する排ガスＧの温度が低下するため、ＳＣＲ触媒１７におけるＮＯｘの浄化率が十分なレベルまで増加しない状態で中断してしまうおそれがある。
【００４０】
そこで、ＳＣＲ触媒１７でのＮＯｘの還元浄化中にＨＥＶ１が慣性走行状態になった後も、排ガスＧ中のＮＯｘの確実な還元浄化を継続させるために、第１の実施形態からなる制御方法に加えて、以下の制御方法を実施する。
【００４１】
要求走行トルクの決定並びに要求回生トルクの決定及び回生発電によるバッテリー１１の充電を、ＨＥＶ１の走行状態の変化に応じて繰り返し行う（Ｓ２６〜Ｓ３２）ことと並行して、ＥＣＵ３３は、アクセル開度センサ３６の検出値からアクセルオフであるか否かを判断する（Ｓ４２）。
【００４２】
アクセルオフになったときは、ＨＥＶ１が減速や下り坂などで慣性走行状態になったと判定し（Ｓ４４）、その旨をＨＣＵ１４に伝達する。そして、湿式多板クラッチ３２を断状態にして（Ｓ４６）、インジェクタ２４の燃料噴射量を調整してディーゼルエンジン４のエンジン回転数を予め設定された値にするとともに、排気絞り弁３０を閉止する（Ｓ４８）。このエンジン回転数に係る予め設定された値については、上述した第２の実施形態からなる制御方法におけるステップ４０の場合と同様である。
【００４３】
上記の伝達を受けたＨＣＵ１４は、並行して最大要求回生トルクＤmaxでの電動発電機５の回生発電を行って、インバータ１０を通じてバッテリー１１を充電する（Ｓ５０）。なお、最大要求回生トルクＤmaxとは、図３に示す第２のマップデータにおいて、要求走行トルクＨがゼロである場合などに相当する。
【００４４】
以上のような制御を行うことで、ＨＥＶ１が下り坂等で慣性走行状態になった後の走行時において、ＨＥＶ１はディーゼルエンジン４のアイドル運転状態を維持しつつ、排気絞り弁３０の閉止により排気圧力が高められて、ディーゼルエンジン４に新たに負荷が加わるので、排ガスＧの温度の低下を抑制して、ＮＯｘの確実な還元浄化を継続することができるとともに、回生発電も継続することができるのである。
【符号の説明】
【００４５】
１  ＨＥＶ
３  駆動軸
４  ディーゼルエンジン
５  電動発電機
７  ハイブリッドシステム
８  排気通路
９  排ガス浄化システム
１１  バッテリー
１２  モータ用クラッチ
１３  ＳＯＣセンサ
１４  ＨＣＵ
１７  ＳＣＲ触媒
３２  湿式多板クラッチ
３３  ＥＣＵ
３４  回転センサ
３５  車速センサ
３６  アクセル開度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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