(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路にパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンと、
該ディーゼルエンジンにより駆動されて電力を発電する発電機と、
該発電機が発電した電力の少なくとも一部を充電するバッテリと、
該発電機或いは該バッテリからの電力の供給を受けて車両駆動用の動力を発生する電動機と、
該バッテリの充電量が所定の下限値以下になったとき、該発電機から該バッテリへの電力の充電を開始する充電制御手段とを備え、
該パティキュレートフィルタの再生要求がある放電運転モード時には、該充電制御手段は、上記所定下限値を通常運転時よりも低い値に変更するとともに、該バッテリの充電量が所定の下限値以下になるまでは、該発電機から該電動機へ直接供給する電力を減らし、該バッテリから該電動機へ供給する電力を増やして該電動機への電力を賄うようにする
ことを特徴とする、ハイブリッド車両。
【請求項２】
該パティキュレートフィルタの再生要求があるときには、該充電制御手段は、上記所定下限値を通常運転時よりも低い値に変更するとともに、上記所定上限値を通常運転時よりも高い値に変更する
ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パティキュレートフィルタ付きディーゼルエンジンを動力源として備えたハイブリッド車両に関し、特に、ハイブリッド車両におけるパティキュレートフィルタの再生技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンに電動機を組み合わせ、エンジン出力及び／又は電動機出力により走行可能としたハイブリッド車両が実用化されている。このハイブリッド車両では、エンジンは必要に応じて間欠的に運転されるとともに、効率の高い運転領域を選択して運転することが可能であるため、従来のエンジン出力のみで走行する車両に比較して燃費及び排気浄化性能に優れている。しかしながら、このハイブリッド車両においても、エンジンの運転に伴う排気ガスの排出は避けることができず、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置の設置が必要となる。
【０００３】
排気浄化装置としては、一般に三元触媒やＮＯｘ触媒等の触媒が知られている。これら触媒はその温度が低いと十分な浄化能力を発揮できないため、触媒を活性化状態まで昇温するための暖機が必要となる。この点はハイブリッド車両においても同様であり、例えば特開２０００−１１０６０４号公報に開示されたパラレル式のハイブリッド車両に関する技術では、バッテリの充電時にエンジンから排出される排気ガスによって触媒を暖機するようにしている。すなわち、バッテリに充電する電力は発電機をエンジンで駆動することによって発電されるが、このときエンジンからは発電機を駆動するときの負荷に応じた高温の排気ガスが排出されることになる。特に、上記従来技術では、触媒の暖機が要求されるときには、バッテリ充電量に対するエンジンの要求動力を通常時よりも大きく設定しており、これによりバッテリの充電を通常時よりも早期に開始するとともにエンジン出力も通常時よりも高くして触媒を早期に暖機できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンを動力源として備えたハイブリッド車両の場合、上記の触媒とは別に、排気ガス中に含まれるパティキュレート（以下、ＰＭと略称する）を捕集するためのパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと略称する）がエンジンの排気通路に配設される場合がある。ＤＰＦは、捕集されるＰＭが多くなると次第に目詰まりしてきて十分なフィルタ機能を発揮できなくなるため、目詰まりが或る程度に達したところで捕集したＰＭを燃焼させて目詰まりを解消する再生処理が必要となる。
【０００５】
ＤＰＦの再生処理方法としては、エンジンの負荷を高めて高温の排気ガスをＤＰＦに供給することによってＰＭを燃焼させる方法が知られている。上記の従来技術は、エンジンの要求動力を通常運転時よりも大きく設定することにより排気温度を高めるようにしている点で、このＤＰＦの再生処理と共通している。したがって、上記の従来技術をＤＰＦの再生処理に転用することも一案として考えられる。
【０００６】
しかしながら、ＤＰＦを再生する場合、ＰＭの燃焼速度には限界があるため、ある程度の燃焼時間（すなわち高負荷でのエンジンの運転時間）の確保が必要となるが、従来技術では、上述のようにバッテリ充電量に対するエンジンの要求動力が通常運転時よりも大きく設定されることから、充電開始時期が早まるとともに充電速度も速くなるため、バッテリの充電は早期に完了されてしまい、エンジンの高負荷での運転時間も短縮されてしまう。このため、上記従来技術をＤＰＦの再生処理に転用したとしても、ＰＭの燃焼時間を十分に確保することができないためＤＰＦを十分に再生することは難しい。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、排気ガスによるＰＭの燃焼時間を十分に確保してＤＰＦの再生を促進させることを可能にした、ハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両（第１のハイブリッド車両）は、排気通路にパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えたディーゼルエンジンと、該ディーゼルエンジンにより駆動されて電力を発電する発電機と、該発電機が発電した電力の少なくとも一部を充電するバッテリと、該発電機或いは該バッテリからの電力の供給を受けて車両駆動用の動力を発生する電動機と、該バッテリの充電量が所定の下限値以下になったとき、該発電機から該バッテリへの電力の充電を開始する充電制御手段とを備え、充電制御手段では、バッテリの充電量が所定の下限値以下になったとき、ディーゼルエンジンによる発電機の駆動を制御して該発電機からバッテリへの電力の充電を開始する。その際、パティキュレートフィルタの再生要求がある放電運転モード時には、上記所定下限値を通常運転時よりも低い値に変更するとともに、該バッテリの充電量が所定の下限値以下になるまでは、該発電機から該電動機へ直接供給する電力を減らし、該バッテリから該電動機へ供給する電力を増やして該電動機への電力を賄うようにする。これにより、上記所定下限値が低い値に変更された分だけ該バッテリの連続充電時間が延長され、該エンジンの高負荷状態での連続的運転時間も延長されることなり、該ディーゼルエンジンからの高温の排気ガスによってパティキュレート（ＰＭ）が燃焼する時間が確保されることになるとともに、バッテリから電動機へ供給する電力を増やすことにより、バッテリ充電量を早く減少させることができるので、より早期にＤＰＦの再生を開始することが可能になる。
【０００９】
好ましくは、該パティキュレートフィルタの再生要求があるときには、該充電制御手段は、上記所定下限値を通常運転時よりも低い値に変更するとともに、上記所定上限値を通常運転時よりも高い値に変更する。これにより、上記所定上限値が高い値に変更された分だけ該バッテリの連続充電時間がさらに延長され、該エンジンの高負荷状態での連続的運転時間も延長されることなる。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド車両（第２のハイブリッド車両）は、発電機からバッテリへ電力が充電されて該バッテリの充電量が所定の上限値以上になったとき、ディーゼルエンジンによる該発電機の駆動を制御して該発電機からバッテリへの電力の充電を終了する。その際、該ディーゼルエンジンの排気通路に備えられたパティキュレートフィルタの再生要求があるときには、上記所定上限値を通常運転時よりも高い値に変更するとともに、該電動機に要求される駆動力は可能な限り該バッテリからの電力によって賄われるようにする。これにより、上記所定上限値が高い値に変更された分だけ該バッテリの連続充電時間が延長され、該エンジンの高負荷状態での連続的運転時間も延長されることになり、該ディーゼルエンジンからの高温の排気ガスによってパティキュレートが燃焼する時間が確保されることになる。また、充電を開始した後も電力の消費によってバッテリ充電量の増加が抑制されるので、バッテリの連続充電時間をより延長することが可能になる。
【００１１】
なお、該パティキュレートフィルタの再生要求の有無は、該パティキュレートフィルタに捕集された該パティキュレートの堆積量を検出或いは推定することにより判定するのが好ましい。該パティキュレートの堆積量は、例えばフィルタの上流側と下流側との差圧を用いて推定することができ、この場合は、該差圧が所定値以上になったら該パティキュレートフィルタが目詰まりしているものとみなして再生要求が有ると判定することができる。また、該ディーゼルエンジンの運転時間から該パティキュレートの堆積量を検出することもでき、この場合は、前回の再生処理からの運転時間が所定時間以上になったら該パティキュレートフィルタが目詰まりしているものとみなして再生要求が有ると判定する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
ここで、図１〜図３は、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両について示したものである。本発明は、シリーズ式，パラレル式を問わず何れの方式のハイブリッド車両にも適用できるが、本実施形態では代表してシリーズ式のハイブリッド車両として構成した場合について説明する。
【００１３】
図１の全体構成図に示すように、本実施形態にかかるハイブリッド車両１のパワーユニットは、エンジン２，発電機３及び電動機４を組み合わせて構成されている。本実施形態のハイブリッド車両１はシリーズ式であることから、左右の駆動輪６，６への駆動力は電動機４から出力され、エンジン２は専ら発電機３を駆動するための動力源として用いられている。発電機３はエンジン２からの駆動力の入力を受けて電力を発電し、発電機３によって発電された電力は電動機４に供給されるとともに少なくともその一部がバッテリ５に充電される。バッテリ５に充電された電力は、車両１の運転状態に応じて発電機３によって発電された電力とともに、或いは発電機３によって発電される電力の代わりに、電動機４を作動させるために用いられる。なお、電動機４が発電機能付き電動機として構成されている場合には、車両１の制動時に得られる回生エネルギは電動機４で電力として回収され、この電動機４によって回収された電力もバッテリ５に充電される。また、バッテリ５には、充電量（ＳＯＣ）を検出する充電量検出器１３が備えられている。
【００１４】
エンジン２は、一般的なディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン２の排気通路８には、各気筒から排出される排気ガスを１系統に集合させるための排気マニホールド９が備えられている。そして、この排気マニホールド９の下流側に、排気ガス中のＰＭ（パティキュレート）を捕集するためのＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）１０が配設されている。また、排気通路８のＤＰＦ１０の上流側と下流側には、排気通路８内の圧力を検出する圧力センサ１１，１２がそれぞれ配設されている。
【００１５】
さらに、車室内には、図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２０が設置されている。ＥＣＵ２０は、各種センサからの情報に基づいてエンジン２，発電機３及び電動機４からなるパワーユニット全体を総合制御する装置であり、バッテリ５の充電を制御する充電制御手段としても機能している。特に、本実施形態のＥＣＵ２０は、通常運転時とＤＰＦ１０の再生が要求される場合とで異なる充電制御を行うように構成されている。
【００１６】
ＥＣＵ２０が充電制御手段として機能する場合、ＥＣＵ２０は、図２に示す制御マップを用いてバッテリ５の充電制御を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、充電量検出器１３によりバッテリ５の充電量（ＳＯＣ）を検出し、検出したバッテリ５の充電量を図２に示す制御マップに照らし合わせることでバッテリ５に電力を充電するか、或いはバッテリ５への充電を停止するかを決定している。この制御マップは、より詳しくは、通常時の制御マップＭ１Ａ，Ｍ１ＢとＤＰＦ１０の再生を促進させるときのマップＭ２Ａ，Ｍ２Ｂとから構成されている。
【００１７】
まず通常時の充電制御について説明すると、ＥＣＵ２０は、バッテリ５の充電量が減少しているときにはマップＭ１Ａを用いて充電制御を行う。すなわち、バッテリ充電量が所定の下限値Ｌ１に達するまでは、バッテリ５への電力の充電を停止状態（すなわち、放電状態）とし、バッテリ充電量が下限値Ｌ１以下になったら、バッテリ５への電力の充電を開始する。また、バッテリ５の充電量が増加しているときには、ＥＣＵ２０は、マップＭ１Ｂを用いて充電制御を行う。すなわち、バッテリ充電量が所定の上限値Ｈ１に達するまでは、バッテリ５への電力の充電を継続し、バッテリ充電量が上限値Ｈ１以上になったらバッテリ５への電力の充電を終了して放電状態とする。
【００１８】
バッテリ５への電力の充電／放電は、発電機３の発電量を調整することによって制御する。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン２による発電機３の駆動を制御することによって発電量を調整し、バッテリ５の充電に割り当てる電力を増減することによってバッテリ５への電力の充電／放電を制御する。したがって、バッテリ充電量が十分で車両が要求する負荷に対してバッテリ５の電力のみでカバーできる場合は、エンジン２を停止してバッテリ５からの放電がなされ、充電量が不足してくるとエンジン２を運転して車両の駆動力以外の電力をバッテリ５に充電する。このように、ＥＣＵ２０は、エンジン２の運転自体を停止／開始することによってバッテリ５への電力の充電／放電を制御する。以下、充電時のエンジン２の運転モードを充電運転モードと呼び、非充電時（放電許容時）のエンジン２の運転モードを放電運転モードと呼ぶ。当然のことながら、充電運転モードではバッテリ５への充電分だけ発電機３の発電量が大きいため、エンジン２の負荷は放電運転モードよりも充電運転モードのほうが大きい。なお、充電開始・終了の閾値となる下限値Ｌ１・上限値Ｈ１は、通常、ある程度の余裕をもって設定されている。
【００１９】
一方、ＤＰＦ１０の再生を促進させる場合、ＥＣＵ２０は、バッテリ５の充電量が減少しているときにはマップＭ２Ａを用いて充電制御を行い、バッテリ５の充電量が増加しているときにはマップＭ２Ｂを用いて充電制御を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、バッテリ充電量が通常時の下限値Ｌ１より低い所定の下限値Ｌ２（例えば、Ｌ１−５％程度）に達するまでは、エンジン２を放電運転モードとしてバッテリ５への電力の充電は停止状態とし、バッテリ充電量が下限値Ｌ２以下になったら、エンジン２を充電運転モードとしてバッテリ５への電力の充電を開始する。そして、バッテリ充電量が通常時の上限値Ｈ１より高い所定の上限値Ｈ２（例えば、Ｈ１＋５％程度）に達するまでは、エンジン２を充電運転モードとしてバッテリ５への電力の充電を継続し、バッテリ充電量が上限値Ｈ２以上になったら、エンジン２を放電運転モードとしてバッテリ５への電力の充電を終了する。
【００２０】
次に、本実施形態にかかる充電制御の制御ルーチン（充電の開始から終了までの制御ルーチン）を図３に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０でＤＰＦ１０内のＰＭの堆積量を推定する。本実施形態では、圧力センサ１１，１２の検出情報を用いてＤＰＦ１０の上流側と下流側との圧力差を算出し、このＤＰＦ１０の上下流の圧力差からＰＭ堆積量を推定する。そして、ステップＳ２０において、ＥＣＵ２０は、推定したＰＭ堆積量を所定値と比較し、ＰＭ堆積量が所定値未満の場合にはＤＰＦ１０の再生を必要と判定せず（すなわち、再生要求無し）、ＰＭ堆積量が所定値以上になったらＤＰＦ１０の再生を必要と判定する（すなわち、再生要求有り）。
【００２１】
再生要求の無い場合、ＥＣＵ２０は、マップＭ１Ａ，Ｍ１Ｂを用いた通常時の充電制御を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２０からステップＳ３０に進み、充電量検出器１３で検出されたバッテリ５の充電量を下限値Ｌ１と比較する。ステップＳ３０においてバッテリ充電量が下限値Ｌ１よりも高い場合にはステップＳ１０の処理に戻り、バッテリ充電量が下限値Ｌ１以下になったらステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、ＥＣＵ２０は、エンジン２を充電運転モードとしてバッテリ５への充電を開始する。そして、次のステップＳ５０では、ＥＣＵ２０は、充電量検出器１３で検出されたバッテリ５の充電量を上限値Ｈ１と比較する。ステップＳ５０においてバッテリ充電量が上限値Ｈ１よりも低い間は、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４０に戻ってバッテリ５への充電を継続し、バッテリ充電量が上限値Ｈ１以上になったらステップＳ９０に進んでエンジン２を放電運転モードとし、バッテリ５への充電を終了する。
【００２２】
一方、ステップＳ２０で再生要求が有る場合、ＥＣＵ２０は、マップＭ２Ａ，Ｍ２Ｂを用い、ステップＳ６０に進んでバッテリ充電量を下限値Ｌ２と比較する。そして、バッテリ充電量が下限値Ｌ２よりも高い場合にはステップＳ６０の判定を繰り返し行い、バッテリ充電量が下限値Ｌ２以下になったらステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、ＥＣＵ２０は、エンジン２を充電運転モードとしてバッテリ５への充電を開始する。次のステップＳ８０では、ＥＣＵ２０は、バッテリ充電量を上限値Ｈ２と比較し、バッテリ充電量が上限値Ｈ２以上になるまではステップＳ７０に戻ってバッテリ５への充電を継続する。そして、バッテリ充電量が上限値Ｈ２以上になったらステップＳ９０に進んでエンジン２を放電運転モードとし、バッテリ５への充電を終了する。
【００２３】
このように、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ１０の再生を促進させるときには、制御マップをマップＭ１Ａ，Ｍ１ＢからマップＭ２Ａ，Ｍ２Ｂへ切り替えてバッテリ５の充電範囲を通常時のＬ１〜Ｈ１からＬ２〜Ｈ２に拡大し、通常時よりもバッテリ５への連続充電時間を延長する。バッテリ５が充電状態にあるときには、エンジン２にはバッテリ５への充電のための発電に伴う負荷が加わっているので、エンジン２から排出される排気温度は高くなり、ＤＰＦ１０にはこの比較的高温の排気ガスが供給される。したがって、上記のようにバッテリ５の連続充電時間が延長されることにより、ＤＰＦ１０に比較的高温の排気ガスが連続供給される時間も延長され、これによりＤＰＦ１０に堆積したＰＭの燃焼が促進されてＤＰＦ１０は効率的に再生されていく。つまり、本実施形態にかかるハイブリッド車両１によれば、ＰＭの燃焼時間を比較的長く確保することができるので、ＤＰＦ１０の再生を促進させることができるという利点がある。
【００２４】
以上、本発明のハイブリッド車両の一実施形態について説明したが、本発明は実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、ＤＰＦ１０の上下流の圧力差からＰＭ堆積量を推定しているが、前回再生時からのエンジン２の運転時間からＰＭ堆積量を推定するようにしてもよい。
【００２５】
また、ステップＳ２０で再生要求が有る場合、発電機３から電動機４への直接の電力の供給を減少させ、電動機４に要求される駆動力は極力バッテリ５からの電力によって賄うようにしてもよい。このような制御によればバッテリ充電量を早く減少させることができるので、より早期にＤＰＦ１０の再生を開始することが可能になる。また、充電を開始した後も電力の消費によってバッテリ充電量の増加が抑制されるので、バッテリ５の連続充電時間をより延長することが可能になる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のハイブリッド車両によれば、充電開始の閾値となるバッテリ充電量の下限値が低い値に変更される分だけディーゼルエンジンによる発電機の駆動時間が延長されるので、ディーゼルエンジンから排出される高温の排気ガスによってパティキュレートが燃焼する時間を確保することができ、パティキュレートフィルタの再生を促進することが可能になるという効果がある。また、バッテリから電動機へ供給する電力を増やすことにより、バッテリ充電量を早く減少させることができるので、より早期にＤＰＦの再生を開始することが可能になる。
また、該パティキュレートフィルタの再生要求があるときに、該充電制御手段は、記所定下限値を通常運転時よりも低い値に変更するとともに、上記所定上限値を通常運転時よりも高い値に変更することにより、上記所定上限値が高い値に変更された分だけ該バッテリの連続充電時間がさらに延長され、該エンジンの高負荷状態での連続的運転時間も延長され、パティキュレートフィルタの再生をより促進することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる充電制御の制御マップである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる充電制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ハイブリッド車両
２  エンジン
３  発電機
４  電動機
５  バッテリ
１０  ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
１１，１２  圧力センサ
１３  充電量検出器
２０  ＥＣＵ（充電制御手段）
【図１】
0003755406.tif 000002
【図２】
0003755406.tif 000003
【図３】
0003755406.tif 000004