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Gebiet der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren
für ein
Fahrzeug und genauer eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren
für ein
Fahrzeug, in dem von einem Fahrer ein EV-Betrieb, d.h. ein Modus
ausgewählt werden
kann, bei dem ein Fahrzeug unter Verwendung eines Elektromotors,
der mit elektrischer Leistung von einem Lademechanismus versorgt
wird, betrieben wird.
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Gebiet der
Technik
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Bereits
bekannt ist ein Fahrzeug, das mit Antriebsleistung von einer Brennkraftmaschine und/oder
einem Motor betrieben wird, d.h. ein sogenanntes Hybridfahrzeug.
Das Hybridfahrzeug nutzt selektiv die Brennkraftmaschine und den
Motor, j e nach der Betriebssituation des Fahrzeugs usw., um deren
jeweilige Eigenschaften voll auszunutzen. Ein vorgeschlagenes Hybridfahrzeug
ermöglicht
es einem Fahrer, einen EV-Betrieb auszuwählen, um die Brennkraftmaschine
anzuhalten und das Fahrzeug mit dem Motor zu betreiben, der mit
elektrischer Leistung von einer Batterie versorgt wird. Die Brennkraftmaschine
wird angehalten und das Fahrzeug erzeugt während des EV-Betriebs keine
von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgase oder Geräusche, und eignet
sich deshalb besonders zum Fahren in einer Wohngegend spät nachts
oder am frühen
Morgen.
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Die
japanische Patent-Offenlegung Nr. 11-75302 offenbart ein Hybridfahrzeug,
das auch als Elektrofahrzeug betrieben werden kann, ohne dass eine
Brennkraftmaschine betätigt
wird. Das in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 11-75302 beschriebene
Hybridfahrzeug schließt
folgendes ein: einen Verbrennungsmotor; einen ersten elektrischen Generator,
der direkt mit der Drehwelle des Verbrennungsmotors verkoppelt ist;
ein Getriebe, das über eine
erste Kupplung an der Ausgangsseite des ersten elektrischen Generators
bereitgestellt ist; einen Getriebeantrieb, der die Übersetzung
des Getriebes entsprechend einem elektrischen Signal selektiv setzt;
ein Leistungsverbindungszahnrad, das zwischen die erste Kupplung
und das Getriebe gekoppelt ist; einen zweiten elektrischen Generator,
der mit dem Leistungsverbindungszahnrad über eine zweite Kupplung verbunden
ist; einen Kupplungsantrieb, der die zweite Kupplung gemäß einem
elektrischen Signal ein- und ausrückt; eine EV-Modussteuereinheit, die
eine Beschleunigung oder Bremsung durch den zweiten elektrischen
Generator durchführt,
wenn die erste Kupplung ausgerückt
ist; und eine Getriebesteuerschaltung, die elektrisch mit der EV-Modussteuereinheit
verkoppelt ist und ein elektrisches Steuersignal an den Getriebeantrieb
und den Kupplungsantrieb gemäß Fahrbetriebsinformationen
bereitstellt.
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Wenn
die Ladungsmenge der Ladezelle einen vorgegebenen Wert erreicht,
wird in dem Hybridfahrzeug der EV-Modus untersagt und der Verbrennungsmotor
beginnt, den ersten elektrischen Generator zu drehen, wodurch der
erste elektrische Generator als Generator angetrieben wird, um die
Ladezelle zu laden. Hierbei wird der zweite elektrische Generator
mit elektrischer Leistung von der Ladezelle versorgt, wodurch der
zweite elektrische Generator als Elektromotor angetrieben wird,
damit das Fahrzeug läuft.
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Wenn
die Ladungsmenge der Ladezelle unter einen vorgegebenen Wert sinkt,
werden die ersten und zweiten Generatoren angehalten und die Brennkraftmaschine
wird gestartet, um das Fahrzeug mit der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
zu betreiben.
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Entsprechend
dem in der Veröffentlichung beschriebenen
Hybridfahrzeug kann in einem Hybridfahrzeug, das als Elektrofahrzeug
angetrieben werden kann, das das Leistungsverbindungszahnrad, das
zwischen das Getriebe und die erste Kupplung gekoppelt ist, und
den zweiten elektrischen Generator über die zweite Kupplung verkoppelt, auch während der
Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist, die Steuerung der zweiten
Kupplung und des Getriebes ordnungsgemäß und automatisch durchgeführt werden,
und die Gangstufe kann vom Getriebe gewechselt werden.
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Die
japanische Patent-Offenlegung Nr. 2003-23703 offenbart eine Steuervorrichtung
für ein Hybridfahrzeug,
welche eine Batterie nur bis zum erforderlichen Betrag lädt, wenn
ein EV-Modus gefordert wird, um den Antrieb im EV-Modus sicherzustellen.
Die in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 2003-23703 beschriebene
Steuervorrichtung schließt
folgendes ein: eine Schaltung, für
die ein Hybridbetrieb, in dem das Fahrzeug durch Antreiben eines
Elektromotors während
des Antriebs einer Brennkraftmaschine durch einen Generator betrieben
wird, und einen EV-Betrieb, in dem das Fahrzeug durch Antreiben
des Motors nur durch elektrische Leistung von einer Batterie ohne
Antreiben der Brennkraftmaschine betrieben wird, gesetzt werden; eine
Moduswechselschaltung, die diese Fahrmodi wechselt; eine Eingabeschaltung,
die den Antriebsbereich über
den EV-Betrieb festlegt; eine Ladungssteuerschaltung, die die Batterie
bis zu einem Ladebetrag lädt,
der zum Antreiben im EV-Betrieb über den
eingegebenen EV-Betriebsbereich erforderlich ist; und eine Schaltung,
die den Wechsel in den EV-Betrieb ermöglicht, wenn die Batterie bis
zu einem erforderlichen Betrag geladen ist.
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Entsprechend
der Steuervorrichtung des in der Veröffentlichung beschriebenen
Hybridfahrzeugs wird die Batterie, wenn ein EV-Betriebsbereich festgelegt
ist, nur bis zu dem Betrag geladen, der für ein Antreiben im EV-Betrieb über den
Betriebsbereich erforderlich ist. Deshalb wird die Batterieleistung
während
des Antriebs EV-Betriebs nicht versagen oder überladen werden. Somit wird
die Batterie nicht vergrößert, und
der EV-Betrieb kann zuverlässig
durchgeführt
werden.
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Da
die Brennkraftmaschine durch Verbrennen von Kraftstoff angetrieben
wird, stößt das Hybridfahrzeug
auch Abgase aus, was einen Katalysator zum Reinigen der Abgase erforderlich
macht. Außerdem
muss der Katalysator genügend
aufgewärmt werden,
um eine Abgasreinigungswirkung zu zeigen. Bekanntermaßen ist
ein Aufwärmen erforderlich,
um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen, beispielsweise beim Anlassen
eines Fahrzeugs, das über
längere
Zeit nicht in Betrieb war.
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Das
in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 11-75302 beschriebene
Hybridfahrzeug lässt
jedoch den EV-Modus nicht zu, wenn die Ladungsmenge der Ladezelle
einen vorgegebenen Wert erreicht, und startet die Brennkraftmaschine,
damit diese den ersten elektrischen Generator antreibt, wodurch
der erste elektrische Generator als Generator angetrieben wird,
um die Ladezelle zu laden. Hierbei wird der zweite elektrische Generator
mit der gespeicherten elektrischen Leistung versorgt, wodurch der
zweite elektrische Generator als Elektromotor angetrieben wird,
um das Fahrzeug zu betreiben. Dementsprechend muss die Brennkraftmaschine
mit einer Ausgangsleistung angetrieben werden, die es möglich macht,
den zweiten Generator anzutreiben und elektrische Leistung, die
zum Laden der Ladezelle erforderlich ist, zu erzeugen, auch wenn
der Katalysator gerade aufgewärmt
wird.
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Wenn
die Ladungsmenge der Ladezelle unter einen vorgegebenen Wert sinkt,
werden die ersten und zweiten Generatoren angehalten und die Brennkraftmaschine
wird gestartet, um das Fahrzeug durch die Leistung von der Brennkraftmaschine
zu betreiben. Dementsprechend muss die Brennkraftmaschine mit der
Ausgangsleistung angetrieben werden, die zum Antreiben des Fahrzeugs
erforderlich ist, auch wenn der Katalysator gerade aufgewärmt wird.
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In
jedem Fall können
Abgase in einer Menge ausgestoßen
werden, welche die Reinigungsleistung des Katalysators, der gerade
warm wird, übersteigt.
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Das
in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 2003-23703 beschriebene
Hybridfahrzeug lässt einen
EV-Betrieb nur zu, wenn die Ladungsmenge der Batterie die Ladungsmenge
erreicht, die zum Antreiben im EV-Betrieb über den Betriebsbereich erforderlich
ist. Wenn der Katalysator nicht aufgewärmt ist, beispielsweise nach
einem Stehen über
lange Zeit, und die Ladungsmenge der Batterie nicht der Ladungsmenge
entspricht, die zum Antreiben im EV-Betrieb über den Betriebsbereich erforderlich
ist, kann der EV-Betrieb nicht durchgeführt werden und es ist notwendig,
die Brennkraftmaschine zu starten, um das Fahrzeug durch die Antriebskraft
der Brennkraftmaschine zu betreiben. Dementsprechend muss die Brennkraftmaschine
mit der Ausgangsleistung angetrieben werden, die zum Betreiben des
Fahrzeugs notwendig ist, selbst während des Aufwärmens des
Katalysators. Auf diese Weisen können nachteilhafterweise
Abgase in einer Menge ausgestoßen
werden, die die Reinigungsleistung des gerade warm werdenden Katalysators übersteigt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung soll die oben erörterten Probleme lösen, und
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Steuervorrichtung und eines Steuerverfahrens für ein Fahrzeug, das eine Gasemission
in einer Menge, die die Reinigungsleistung eines gerade warm werdenden Katalysators übersteigt,
verhindert.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Steuervorrichtung und eines Steuerverfahrens für ein Fahrzeug,
das es einem Fahrer erlaubt, den Zustand des Fahrzeugs zu erkennen.
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Eine
Steuervorrichtung für
ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Steuervorrichtung eines Fahrzeugs, das mit einem
Elektromotor ausgestattet ist, der eine Antriebsleistung erzeugt, mit
einem Lademechanismus, der elektrische Leistung zum Elektromotor
liefert, und mit einem Katalysator, der Gase, die ausgestoßen werden,
wenn die Antriebsleistung des Fahrzeugs erzeugt wird, reinigt. Die
Steuervorrichtung schließt
folgendes ein: eine erste Steuereinheit, die das Fahrzeug gemäß der Betätigung eines
Fahrers durch den Elektromotor betreibt, der mit elektrischer Leistung
vom Lademechanismus versorgt wird; eine Bestimmungseinheit, die bestimmt,
ob der Katalysator aufgewärmt
werden muss oder nicht, eine zweite Steuereinheit, die das Fahrzeug
mit dem Elektromotor betreibt, der mit elektrischer Leistung vom
Lademechanismus versorgt wird, wenn bestimmt wird, dass der Katalysator
aufgewärmt
werden muss; und eine Untersagungseinheit, die eine Steuerung der
ersten Steuereinheit aufgrund einer vorgegebenen Bedingung, nach
der eine Durchführung
der Steuerung durch die zweite Steuereinheit möglich ist oder nicht, untersagt.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung betreibt die erste Steuereinheit das
Fahrzeug gemäß einer
Betätigung
durch den Fahrer durch den Elektromotor, der mit Leistung vom Lademechanismus
versorgt wird (EV-Betrieb). Zusätzlich
betreibt die zweite Steuereinheit das Fahrzeug mit der elektrischen Leistung,
die vom Lademechanismus geliefert wird, wenn bestimmt wird, dass
der Katalysator aufgewärmt
werden muss (Aufwärmbetrieb).
Hierbei wird aufgrund der vorgegebenen Bedingung, nach der eine
Durchführung
der Steuerung durch die zweite Steuereinheit (der Aufwärmbetrieb)
möglich
ist oder nicht, die Steuerung durch die zweite Steuereinheit (der
EV-Betrieb) untersagt. Selbst wenn eine Forderung des Fahrers vorliegt,
kann somit die Steuerung durch die erste Steuereinheit (der EV-Betrieb)
untersagt werden, so dass die Steuerung durch die zweite Steuereinheit
(der Aufwärmbetrieb)
durchgeführt werden
kann. Dies verhindert, dass elektrische Leistung, die im Lademechanismus
gespeichert ist, durch die Steuerung durch die erste Steuereinheit
(den EV-Betrieb) verbraucht wird, und verhindert somit, dass die
Restmenge des Lademechanismus unter die Restmenge sinkt, die notwendig
ist, um die Steuerung durch die zweite Steuereinheit (den Aufwärmbetrieb)
durchzuführen.
Auf diese Weise wir die Steuerung durch die zweite Steuereinheit
(der Aufwärmbetrieb)
sichergestellt. Dementsprechend wird beispielsweise im Fall eines
Hybridfahrzeugs, das mit einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor
und einem Lademechanismus ausgestattet ist, die Ausgangsleistung
der Brennkraftmaschine während
des Aufwärmens
des Katalysators weniger für
das Antreiben des Fahrzeugs verbraucht. Deshalb kann während des
Aufwärmens
des Katalysators die Gasmenge (die Abgase), die durch den Betrieb
der Brennkraftmaschine erzeugt wird, gesenkt werden. Außerdem ist
beispielsweise im Falle eines Fahrzeugs, das mit einer Brennstoffzelle,
einem Reformer und einem Katalysator ausgestattet ist, der Gase
(insbesondere CO), die erzeugt werden, wenn Wasserstoff vom Reformer
entnommen wird, reinigt, die elektrische Leistung, die von der Brennstoffzelle
erzeugt wird, während
des Aufwärmens
des Katalysators weniger für das
Antreiben des Fahrzeugs verbraucht. Auf diese Weise können die
Leistungsmenge, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird, und die
Wasser stoffmenge, die vom Reformer entnommen wird, gesenkt werden.
Deshalb kann die Gasmenge (insbesondere an CO), die erzeugt wird,
wenn Wasserstoff entnommen wird, gesenkt werden. Infolgedessen kann
auf jeden Fall eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt
werden, in dem eine Gasemission, die die Reinigungsleistung des
Katalysators, der gerade aufgewärmt
wird, übersteigt,
verhindert werden.
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Vorzugsweise
kann eine Brennkraftmaschine, die Antriebsleistung erzeugt, in dem
Fahrzeug eingebaut sein, und der Katalysator kann Gase, die von
der Brennkraftmaschine ausgestoßen
werden, reinigen.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung kann die Brennkraftmaschine auch als
Antriebsleistungsquelle verwendet werden, und Gase, die von der
Brennkraftmaschine ausgestoßen
werden, können
vom Katalysator gereinigt werden.
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Vorzugsweise
ist die vorgegebene Bedingung eine Bedingung, dass die Restmenge
des Lademechanismus kleiner als eine vorgegebene Restmenge ist.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung kann der EV-Betrieb untersagt werden,
wenn die Restmenge des Lademechanismus kleiner als die vorgegebene
Restmenge ist.
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Vorzugsweise
schließt
die Steuervorrichtung ferner eine Informationseinheit ein, um einen
Fahrer darüber
zu informieren, dass die Steuerung durch die erste Steuereinheit
untersagt ist, wenn die Steuerung durch die erste Steuereinheit
untersagt ist.
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Entsprechend
der Erfindung wird der Fahrer informiert, wenn die Steuerung durch
die erste Steuereinheit (der EV-Betrieb) untersagt ist. Somit kann eine
Steuervorrichtung für
ein Fahrzeug bereitgestellt werden, die es dem Fahrer ermöglicht,
den Zustand des Fahrzeugs zu erkennen.
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Ein
Steuerverfahren für
ein Fahrzeug gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren
für ein
Fahrzeug, das mit einem Elektromotor, der Antriebsleistung erzeugt,
einem Lademechanismus, der den Elektromotor mit elektrischer Leistung
versorgt, und einem Katalysator zum Reinigen von Gasen, die vom
Fahrzeug ausgestoßen
werden, ausgestattet ist. Das Steuerverfahren schließt folgendes
ein: einen Schritt, bei dem das Fahrzeug entsprechend einer Betätigung durch
den Fahrer vom Elektromotor betrieben wird, der mit elektrischer
Leistung vom Lademechanismus versorgt wird; einen Schritt, in dem
bestimmt wird, ob der Katalysator aufgewärmt werden muss oder nicht;
einen Schritt, in dem das Fahrzeug vom Elektromotor betrieben wird,
der mit elektrischer Leistung von Lademechanismus versorgt wird,
wenn bestimmt wird, dass der Katalysator aufgewärmt werden muss; und einen
Schritt, in dem die Steuerung durch den Schritt, in dem das Fahrzeug
gemäß einer
Betätigung
durch den Fahrer vom Elektromotor angetrieben wird, der mit elektrischer
Leistung vom Lademechanismus versorgt wird, aufgrund einer vorgegebenen
Bedingung, nach der die Durchführung
der Steuerung durch den Schritt, in dem das Fahrzeug vom Elektromotor
gesteuert wird, der mit elektrischer Leistung vom Lademechanismus
versorgt wird, möglich
ist oder nicht, untersagt wird, wenn bestimmt wird, dass der Katalysator
aufgewärmt
werden muss.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Fahrzeug gemäß der Betätigung durch
den Fahrer von Elektromotor betrieben, der mit elektrischer Leistung
vom Lademechanismus versorgt wird (EV-Betrieb). Das Fahrzeug wird
durch den Elektromotor betrieben, der mit elektrischer Leistung
von Lademechanismus versorgt wird, wenn bestimmt wird, dass der
Katalysator aufgewärmt
werden muss (Aufwärmbetrieb).
Hierbei wird aufgrund der vorgegebenen Bedingung, nach der eine
Durchführung
der Steuerung durch den Schritt, in dem das Fahrzeug angetrieben
wird, wenn bestimmt wird, dass der Katalysator aufgewärmt werden
muss (im Aufwärmbetrieb), möglich ist
oder nicht, die Steuerung durch den Schritt, in dem das Fahrzeug
gemäß einer
Betätigung durch
den Fahrer angetrieben wird, untersagt. Selbst wenn eine Forderung
des Fahrers vorliegt, kann somit eine Steuerung durch den Schritt,
in dem das Fahrzeug gemäß der Betätigung durch
einen Fahrer angetrieben wird (der EV-Betrieb), untersagt werden, so
dass die Steuerung durch den Schritt, in dem das Fahrzeug angetrieben
wird, wenn bestimmt wird, dass der Katalysator aufgewärmt werden
muss (der Aufwärmbetrieb)
durchgeführt werden
kann. Dies verhindert, dass elektrische Leistung, die im Lademechanismus
gespeichert ist, durch die Steuerung durch den Schritt, in dem das
Fahrzeug gemäß einer Betätigung durch
einen Fahrer angetrieben wird (im EV-Betrieb), verbraucht wird,
und somit wird verhindert, dass die Restmenge des Lademechanismus unter
die Restmenge sinkt, die erforderlich ist, um die Steuerung durch
den Schritt, in dem das Fahrzeug angetrieben wird, wenn bestimmt
wird, dass der Katalysator aufgewärmt werden muss (im Aufwärmbetrieb),
anzutreiben. Somit ist eine Steuerung durch den Schritt, in dem
das Fahrzeug angetrieben wird, wenn bestimmt wird, dass der Katalysator
aufgewärmt
werden muss (der Aufwärmbetrieb),
sichergestellt. Dementsprechend wird beispielsweise im Fall eines
Hybridfahrzeugs, das mit einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor
und einem Lademechanismus ausgestattet ist, die Ausgangsleistung
der Brennkraftmaschine während
des Aufwärmens
des Katalysators weniger für
das Betreiben des Fahrzeugs verbraucht. Somit kann während des
Aufwärmens
des Katalysators die Gasmenge (die Abgase), die durch den Betrieb
der Brennkraftmaschine erzeugt werden, verringert werden. Außerdem wird
beispielsweise im Falle eines Fahrzeugs, das mit einer Brennstoffzelle,
einem Reformer und einem Katalysator ausgestattet ist, der Gase
(insbesondere CO) reinigt, die erzeugt werden, wenn Wasserstoff
vom Reformer entnommen wird, die elektrische Leistung, die von der
Brennstoffzelle erzeugt wird, während des
Aufwärmens
des Katalysators weniger für
das Antreiben des Fahrzeugs verbraucht. Somit können die Menge an elektrischer
Leistung, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird, und die Menge
an Wasserstoff, der vom Reformer entnommen wird, verringert werden.
Deshalb kann die Gasmenge (insbesondere an CO), die erzeugt wird,
wenn Wasserstoff entnommen wird, gesenkt werden. Infolgedessen kann
in jedem Fall ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug bereitgestellt
werden, in dem eine Gasemission in einer Menge, die die Reinigungsleistung
des Katalysators, der gerade aufgewärmt wird, übersteigt, verhindert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
ein Steuerungsblockdiagramm, das den Aufbau eines Hybridfahrzeugs
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Ablaufschema, das den Steuerungsaufbau eines Programms darstellt,
das von einer Hybrid-ECU ausgeführt
wird.
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3A und 3B sind
Zeitdiagramme, die den Betriebszustand eines Hybridfahrzeugs gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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4A und 4B sind
Zeitdiagramme, die den Betriebszustand eines Hybridfahrzeugs gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Beste Weisen
zur Durchführung
der Erfindung
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Im
Folgenden wird die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung erörtert. Im
Folgenden werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen benannt.
Auch ihre Namen und Funktionen sind gleich. Dementsprechend wird
ihre ausführliche
Beschreibung nicht wiederholt.
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Wie
in 1 dargestellt, schließt ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden
Ausführungsform folgendes
ein: eine Brennkraftmaschine 100; einen Generator 200;
eine Leistungssteuereinheit 300; eine Batterie 400;
einen Motor 500; und eine Hybrid-ECU (elektronische Steuereinheit) 600,
die mit all diesen Komponenten verbunden ist.
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Mit
der Brennkraftmaschine 100 ist eine Abgasleitung 102,
die Abgase austrägt,
die durch Verbrennung von Kraftstoff entstehen, verbunden. Die Abgasleitung 102 ist
mit einem Katalysator 104 ausgestattet, der Abgase reinigt.
Der Katalysator 104 ist einer, der Kohlenwasserstoff und/oder
Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und/oder Wasser oxidiert und Stickoxide
reduziert, d.h. ein Dreiwege-Katalysator. Der Katalysator 104 muss
vollständig
aufgewärmt sein,
um seine Reinigungswirkung auszuüben.
Da die Temperatur des Katalysators 104 niedrig ist, wenn
die Brennkraftmaschine 100 gestartet wird, nachdem sie
lange nicht in Betrieb war, muss dieser aufgewärmt werden, um die Temperatur
zu erhöhen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird anhand der Katalysatortemperatur TC bestimmt, ob der Katalysator 104 aufgewärmt werden
muss oder nicht. Zu diesem Zweck ist ein Katalysatortemperatursensor 106 an
der Auslassleitung 102 in der Nähe des Katalysators 104 bereitgestellt.
Der Katalysatortemperatursensor 106 ist mit der Hybrid-ECU 600 verbunden
und schickt ein Signal, das die Katalysatortemperatur anzeigt, zur
Hybrid-ECU 600. Wenn die Katalysatortemperatur TC unter
einer vorgegebenen Temperatur liegt, wird bestimmt, dass ein Aufwärmen des
Katalysators 104 notwendig ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Bestimmung, ob ein Aufwärmen des
Katalysators 104 notwendig ist oder nicht, durch Messen
der Zeit, die seit dem Einschalten eines Zündschalters (nicht dargestellt)
vergangen ist, der Wassertemperatur der Brennkraftmaschine oder
der Zeit, die seit dem Einschalten des Systems vergangen ist, bestimmt
werden kann.
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Obwohl
das Hybridfahrzeug entsprechend der vorliegenden Ausführungsform
eine Brennkraftmaschine 100 und einen Katalysator 104 einschließt, kann
es außerdem
alternativ so aufgebaut sein, dass es eine Brennstoffzelle, einen
Reformer und einen Katalysator, der Gase (insbesondere CO), die
erzeugt werden, wenn Wasserstoff vom Reformer entnommen wird, reinigt.
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Die
von Brennkraftmaschine 100 erzeugte Bewegungsleistung wird
von einem Leistungsaufteilungsmechanismus auf zwei Wege verteilt.
Einer ist ein Weg, auf dem die Antriebsräder 900 über ein
Untersetzungsgetriebe 800 angetrieben werden, und der andere
ist der Weg, auf dem ein Generator 200 angetrieben wird,
um elektrische Leistung zu erzeugen.
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Der
Generator 200 erzeugt elektrische Leistung durch die Bewegungsleistung
der Brennkraftmaschine 100, die vom Leistungsaufteilungsmechanismus 700 aufgeteilt
wird. Die vom Generator 200 erzeugte elektrische Leistung
wird entsprechend der Antriebssituation des Fahrzeugs, dem SOC (Ladungszustand)
der Batterie 400 selektiv verwendet. Beispielsweise dient
die elektrische Leistung, die vom Generator 200 erzeugt
wird, beim Fahren unter normalen Bedingungen oder bei einer plötzlichen
Beschleunigung als elektrische Leistung zum Antrieben des Motors.
Wenn der SOC der Batterie 400 dagegen niedriger ist als
ein vorgegebener Wert, wird die elektrische Leistung, die vom Generator 200 erzeugt wird,
von einem Wechselrichter 302 der Leistungssteuereinheit 300 von
Wechselstrom zu Gleichstrom umgewandelt. Dann wird die Spannung
von einem Wandler 304 angepasst, und danach wird die Leistung
in der Batterie 400 gespeichert.
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Der
Motor 500 wird von der elektrischen Leistung, die in der
Batterie 400 gespeichert ist, und der elektrischen Leistung,
die vom Generator 200 erzeugt wird, angetrieben. Die Antriebsleistung
vom Motor 500 wird über
ein Untersetzungsgetriebe 800 auf Antriebsräder 900 übertragen.
Somit unterstützt der
Motor 500 die Brennkraftmaschine 100 oder betreibt
das Fahrzeug durch die Antriebskraft vom Motor 500.
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Wenn
sich das Hybridfahrzeug im regenerativen Bremsmodus befindet, wird
der Motor 500 dagegen über
das Untersetzungsgetriebe 800 von den Rädern 900 angetrieben,
und der Motor 500 dient als Generator. Somit dient der
Motor 500 als regenerative Bremse, die Bremsenergie in
elektrische Leistung umwandelt. Die vom Motor 500 erzeugte
elektrische Leistung wird über
den Wechselrichter 302 in der Batterie 400 gespeichert.
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Die
Hybrid-ECU 600 schließt
eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 602 und einen
Speicher 604 ein. Die CPU 602 arbeitet aufgrund
des Betriebszustands des Fahrzeugs, des Verstellwegs, über den der
Fahrer das Gaspedal und das Bremspedal niedertritt, der Stellung
des Schalthebels, des SOC der Batterie 400, von Kennfeldern
und Programmen, die im Speicher 604 hinterlegt sind, und
dergleichen. Somit betreibt die Hybrid-ECU 600 das Fahrzeug
entweder im EV-Betrieb oder im Normalbetrieb, und steuert Ausrüstung, die
im Fahrzeug eingebaut ist, um den gewünschten Betrieb zu erhalten.
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Hierbei
bezieht sich EV-Betrieb auf einen Antriebsmodus, in dem das Fahrzeug
mit Hilfe nur der Antriebsleistung vom Motor betrieben wird, der
mit der elektrischen Leistung von der Batterie 400 betrieben
wird, während
die Brennkraftmaschine 100 angehalten ist, wenn ein EV-Schalter 1000 vom
Fahrer gedreht wird.
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Normaler
Antriebsmodus bezeichnet einen Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug
mittels der Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 100 und/oder
vom Motor 500 fährt,
abhängig
vom Fahrzustand des Fahrzeugs, davon, wie weit der Fahrer das Gaspedal
und das Bremspedal niedergedrückt
hat, von der Schalthebelstellung, dem SOC der Batterie 400,
der Katalysatortemperatur TC und dergleichen. Wenn in diesem Normalbetrieb
die Katalysatortemperatur TC unter einer vorgegebenen Temperatur liegt
und bestimmt wird, dass ein Aufwärmen
des Katalysators 104 notwendig ist, wird in diesem Normalbetrieb
die Brennkraftmaschine 100 gestartet und der Katalysator 104 wird
durch Abgase, die von der Brennkraftmaschine abgegeben werden, aufgewärmt, und
es wird ein Aufwärmbetrieb
durchgeführt, in
dem das Fahrzeug durch die Antriebskraft vom Motor 500,
der mit elektrischer Leistung von der Batterie 400 versorgt
wird, fährt.
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Die
Hybrid-ECU 600 führt
entsprechend der Betätigung
durch den Fahrer, der den EV-Schalter 1000 anstellt, eine
Steuerung durch, um das Hybridfahrzeug im EV-Betrieb zu betreiben,
wenn der SOC der Batterie 400 höher ist als X%. Wenn der SOC
der Batterie 400 während
eines EV-Betriebs dagegen unter Y (Y < X)% sinkt, untersagt sie den EV-Betriebsmodus
und treibt das Fahrzeug im normalen Betriebsmodus an.
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Wie
oben angegeben, lässt
sie nur dann, wenn der SOC der Batterie 400 höher als
X% ist, ein Starten des EV-Betriebs durch Einschalten des EV-Schalters 1000 durch
den Fahrer zu. Außerdem untersagt
sie die Fortsetzung des EV-Betriebs, wenn der SOC der Batterie 400 unter
Y% sinkt, während der
EV-Betrieb ausgeführt
wird. Durch Verwenden von zwei Schwellenwerten als Erlaubnis- und
Verbotsbedingungen für
den EV-Betrieb verhindert
sie somit, dass eine Erlaubnis und ein Verbot des EV-Betriebs häufig wiederholt
werden.
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Wenn
der SOC der Batterie 400 weiter sinkt, während das
Hybridfahrzeug fährt,
so dass er Z (Z < Y < X)% erreicht, wird
bestimmt, dass der Motor 500 nicht mit elektrischer Leistung
von der Batterie 400 versorgt werden kann, und das Hybridfahrzeug
nur mittels der Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 100 und
ohne Versorgung mit elektrischer Leistung durch die Batterie 400 betrieben
wird. Währenddessen
wird der Generator 200 von der Brennkraftmaschine 100 angetrieben,
und elektrische Leistung, die vom Generator 200 erzeugt
wird, wird in der Batterie 400 gespeichert.
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Hierbei
wird der Wert (Y%) für
den SOC der Batterie 400, bei dem der EV-Betrieb untersagt
wird, auf einen Wert gesetzt, mit dem der SOC der Batterie 400 im
Aufwärmbetrieb
gesenkt werden kann, aber am Ende des Aufwärmens nicht unter Z% gesunken sein
wird. Genauer ist es ein Wert, der experimentell bestimmt wird,
wobei das Fahrzeug verschiedene Antriebsmuster ausführt, wie
ein Dauerparken, eine mäßige Beschleunigung,
eine plötzliche
Beschleunigung usw., wodurch der Umfang der Senkung des SOC der
Batterie 400 bis zum Ende des Aufwärmens ermittelt wird, welcher
zum unteren Schwellenwert (Z%) addiert wird, mit dem die Batterie 400 elektrische
Leistung liefern kann.
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Somit
wird durch Setzen eines SOC, bei dem der EV-Betrieb untersagt wird,
der EV-Betrieb untersagt, so das der SOC der Batterie 400 zu
dem SOC wird, der einen Aufwärmbetrieb
ermöglicht.
Anders ausgedrückt,
wenn der SOC der Batterie 400 der SOC ist, der einen Aufwärmbetrieb
ermöglicht,
wird der EV-Betrieb zugelassen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Ausführungsform
zwar zwei Grenzwerte für die
Erlaubnisbedingung für
den EV-Betrieb verwendet werden, die Zahl der Schwellenwerte jedoch
nicht darauf beschränkt
ist und der Schwellenwert nur einer sein kann.
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Mit
Bezug auf 2 wird der Steuerungsaufbau
des Programms beschrieben, das von der Hybrid-ECU 600 des
Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
durchgeführt
wird.
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In
Schritt 100 („Schritt" wird nachstehend „S" genannt) bestimmt
die Hybrid-ECU 600,
ob das Hybridfahrzeug gerade im EV-Betrieb läuft oder nicht. Wenn es im
EV-Betrieb läuft
(JA in S100) läuft,
geht das Verfahren zu S102 weiter. Andernfalls (NEIN in S100) geht
das Verfahren zu S122 weiter.
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Bei
S102 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob der SOC der Batterie 400 größer als
Y% ist. Wenn der SOC der Batterie 400 größer als
Y% ist (JA in S102), geht das Verfahren zu S104 weiter. Andernfalls
(NEIN in S102) geht das Verfahren zu S118 weiter.
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Bei
S104 lässt
die Hybrid-ECU 600 den EV-Betrieb zu. Bei S106 betreibt
die Hybrid-ECU 600 das Hybridfahrzeug im EV-Betrieb (fährt damit
fort, das Fahrzeug im EV-Betrieb zu betreiben).
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Bei
S108 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob der (nicht dargestellte)
Zündschalter
ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn der (nicht gezeigter) Zündschalter
ausgeschaltet ist (JA bei S108), geht das Verfahren zu S110 weiter.
Andernfalls (NEIN in S108) geht das Verfahren zu S112 weiter.
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Bei
S110 schaltet die Hybrid-ECU 600 den EV-Schalter 1000 aus
und beendet den Betrieb des Hybridfahrzeugs.
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Bei
S112 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob der EV-Schalter 1000 ausgeschaltet
ist oder nicht. Wenn der EV-Schalter 1000 ausgeschaltet
ist (JA bei S112), geht das Verfahren zu S113 weiter. Ansonsten (NEIN
bei S112) kehrt das Verfahren zu S102 zurück.
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Bei
S113 betreibt die Hybrid-ECU 600 das Fahrzeug im Normalbetrieb.
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Bei
S114 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob ein Aufwärmen des
Katalysators 104 notwendig ist oder nicht. Die Bestimmung,
ob ein Aufwärmen
des Katalysators notwendig ist oder nicht, wird aufgrund der Katalysatortemperatur
TC getroffen. Wenn die Katalysator-TC unter einem vorgegebenen Wert liegt,
wird bestimmt, dass ein Aufwärmen
des Katalysators 104 notwendig ist. Wenn ein Aufwärmen des Katalysators 104 notwendig
ist (JA in S114), geht das Verfahren zu S115 weiter. Andernfalls
(NEIN in S114) geht das Verfahren zu S116 weiter.
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Bei
S115 betreibt die Hybrid-ECU 600 das Hybridfahrzeug im
Aufwärmbetrieb
an. Hierbei wird bewirkt, dass die Brennkraftmaschine 100,
während sie
angetrieben wird, im Stetigbetrieb läuft, so dass die Menge an ausgestoßenen Abgasen
nicht die Reinigungsleistung des gerade warm werdenden Katalysators übersteigt.
Außerdem
läuft das
Hybridfahrzeug 500 mit Elektrizität, die von der Batterie 400 geliefert
wird.
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Bei
S116 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob der (nicht dargestellte)
Zündschalter
aus- oder eingeschaltet ist. Wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist (JA
bei S116), geht das Verfahren zu S110 weiter. Andernfalls (NEIN
in S116) geht das Verfahren zu S122 weiter.
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Bei
S118 untersagt die Hybrid-ECU 600 den EV-Betrieb. Bei S120
treibt die Hybrid-ECU 600 das Hybridfahrzeug im Normalbetrieb
an.
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Bei
S122 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob der EV-Schalter 1000 eingeschaltet
ist oder nicht. Wenn der EV-Schalter 1000 eingeschaltet
ist (JA bei S122), geht das Verfahren zu S124 weiter. Andernfalls
(NEIN in S122) geht das Verfahren zu S128 weiter.
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Bei
S124 bestimmt die Hybrid-ECU 600, ob der SOC der Batterie 400 größer als
X% ist oder nicht. Wenn der SOC der Batterie 400 größer als
X% ist (JA bei S124), geht das Verfahren zu S104 weiter. Andernfalls
(NEIN in S124) geht das Verfahren zu S126 weiter.
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Bei
S126 schaltet die Hybrid-ECU 600 eine (nicht dargestellte)
Anzeigelampe im Kombimeter (nicht dargestellt) ein, um den Fahrer
darüber
zu informieren, dass der EV-Betrieb
untersagt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Methode, wie
der Fahrer darüber
informiert wird, dass der der EV-Betrieb untersagt ist, nicht darauf
beschränkt
ist, und die Untersagung des der EV-Betriebs kann auf einem Display
auf dem Armaturenbrett oder auf einem Display eines Autonavigationssystems
angezeigt werden.
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Im
Folgenden wird der Betrieb des Hybridfahrzeugs, das mit einer Hybrid-ECU 600 ausgerüstet ist,
aufgrund des Aufbaus und des Ablaufschemas, die oben erörtert sind,
jeweils für
den Fall beschrieben, dass der Batterie-SOC über X% liegt und dass er unter
X% liegt.
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[Wenn
der SOC der Batterie größer als
X% ist]
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Angenommen,
das Hybridfahrzeug wird gerade im Normalbetrieb betrieben. In diesem
Fall wird bestimmt, dass es nicht im EV-Betrieb betrieben wird (Nein
bei S100), und es wird bestimmt, ob der EV-Schalter 1000 eingeschaltet
ist oder nicht (S122). Wenn der EV-Schalter eingeschaltet ist (JA
bei S122), wird bestimmt, ob der SOC der Batterie 400 größer als
X% ist oder nicht (S124). Da der SOC der Batterie 400 jetzt
größer als
X% ist (JA bei S124), wird der EV-Betrieb zugelassen (S104), und
das Hybridfahrzeug läuft
im EV-Betrieb (S106). Dieser EV-Betrieb wird durch Ausschalten des
Zündschalters
(nicht dargestellt) (JA bei S108) oder durch Ausschalten des EV-Schalters 1000 beendet
(JA bei S112).
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Während des
EV-Betriebs wird, wie in 3A dargestellt,
wenn der SOC der Batterie 400 von einem Wert über X% auf
einen Wert unter Y% fällt
(NEIN bei S102), der EV-Betrieb untersagt (S118), und das Hybridfahrzeug
wird im Normalbetrieb betrieben (S120). Falls es im Normalbetrieb
betrieben wird (S120), wird dann bestimmt, ob ein Aufwärmen des
Katalysators 104 erforderlich ist oder nicht (S114). Falls
ein Aufwärmen
des Katalysators 104 notwendig ist (JA bei S114), wird
dann die Brennkraftmaschine 100 gestartet, und der Katalysator 104 wird
von Abgasen aufgewärmt,
und es wird ein Aufwärmbetrieb
durchgeführt,
bei dem das Hybridfahrzeug mit der Antriebsleistung vom Motor 500 betrieben
wird, der mit elektrischer Leistung von der Batterie 400 versorgt
wird (S115). Während
Aufwärmbetriebs
sinkt der SOC der Batterie 400, da elektrische Leistung
von der Batterie 400 abgegeben wird, wie in 3A dargestellt.
Das Aufwärmen
des Katalysators 104 ist jedoch abgeschlossen, bevor der
SOC der Batterie 400 unter Z% sinkt. Da die Abgasmenge,
die gereinigt werden kann, zunimmt, wenn das Aufwärmen beendet
ist, kann die Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine 100 erhöht werden,
um das Fahrzeug mit der Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 100 anzutreiben,
und da die Batterie 400 durch Antreiben des Generators
aufgeladen werden kann, steigt der SOC der Batterie.
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Da
der EV-Betrieb untersagt wird, wenn der SOC der Batterie 400 unter
Y% sinkt, kann somit verhindert werden, dass der SOC der Batterie 400 auf unter
Z% sinkt, auch wenn ein Aufwärmbetrieb durchgeführt wird.
Dies verhindert eine Situation, dass der Motor 500 nicht
unter Zufuhr von elektrischer Leistung von der Batterie 400 betrieben
werden kann, weil der SOC der Batterie 400 während des
Aufwärmens
des Katalysators 104 unter Z% sinkt. Somit ist es nicht
erforderlich, die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 100 zum
Betreiben des Fahrzeugs während
eines Aufwärmbetriebs
zu verbrauchen, und somit wird die Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine
verringert. Infolgedessen kann eine Emission von Abgasen in einer
Menge, die die Reini gungsleistung des im Aufwärmen begriffenen Katalysators übersteigt,
verhindert werden.
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Wenn
kein Aufwärmen
des Katalysators erforderlich ist (NEIN in S114), wird kein Aufwärmbetrieb
durchgeführt,
und die Brennkraftmaschine 100 wird gestartet, wodurch
das Hybridfahrzeug mit der Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 100 betrieben
wird, und der Generator 200 betrieben wird, um die Batterie 400 zu
laden. Demgemäß wird,
wie in 3B dargestellt, zu dem Zeitpunkt,
wo der SOC der Batterie 400 unter Y% sinkt, das Laden der
Batterie gestartet.
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[Wenn
der SOC der Batterie kleiner als X% ist]
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Angenommen,
das Hybridfahrzeug wird gerade im Normalbetrieb betrieben. In diesem
Fall wird bestimmt, dass es nicht im EV-Betrieb betrieben wird (NEIN
bei S100), und es wird bestimmt, ob der EV-Schalter 1000 eingeschaltet
ist oder nicht (S122). Falls der EV-Schalter eingeschaltet ist (JA
in S122), wird dann bestimmt, ob der SOC der Batterie 400 über X% liegt
oder nicht (S124). Da der SOC der Batterie 400 jetzt kleiner
ist als X% (NEIN in S124), wird die Anzeigelampe (nicht dargestellt)
im Kombimeter (nicht dargestellt) eingeschaltet, um den Fahrer darüber zu informieren,
dass der EV-Betrieb untersagt ist (S126), und das Hybridfahrzeug
wird im Normalbetrieb betrieben (S128).
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Falls
das Hybridfahrzeug im Normalbetrieb betrieben wird (S128), wird
bestimmt, ob ein Aufwärmen
des Katalysators 104 notwendig ist oder nicht (S114). Falls
ein Aufwärmen
des Katalysators notwendig ist (JA in S114), wird dann die Brennkraftmaschine 100 gestartet
und der Katalysator 104 wird aufgewärmt, und der Aufwärmbetrieb,
in dem das Fahrzeug durch die Antriebskraft des Motors 500 betrieben
wird, der mit elektrischer Energie von der Batterie 400 versorgt
wird, wird durchgeführt
(S115). Während
des Aufwärmbetriebs
sinkt der SOC der Batterie 400, wie in 4A dargestellt,
da elektrische Leistung von der Batterie 400 entladen wird.
Das Aufwärmen
des Katalysators 104 ist jedoch abgeschlossen, bevor der
SOC der Batterie 400 unter Z% sinkt. Da die Abgasmenge,
die gereinigt werden kann, zunimmt, wenn das Aufwärmen abgeschlossen
ist, kann die Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine 100 erhöht werden,
um das Fahrzeug durch die Antriebskraft von der Brennkraftmaschine 100 zu betreiben,
und da die Batterie 400 durch Antreiben des Generators 200 geladen
werden kann, steigt der SOC der Batterie 400.
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Wenn
kein Aufwärmen
des Katalysators erforderlich ist (NEIN bei S114), wird kein Aufwärmbetrieb
(S115) durchgeführt,
und die Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine 100 wird
erhöht,
um das Fahrzeug durch die Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 100 zu
betreiben, und der Generator 200 wird angetrieben, um die
Batterie 400 zu laden. Wie in 4B dargestellt,
wird somit die Batterie 400 gleichzeitig mit einem Starten
der Brennkraftmaschine geladen.
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Wie
oben dargestellt, untersagt die Hybrid-ECU des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
den EV-Betrieb, so dass der SOC, der für die Durchführung des
Aufwärmbetriebs erforderlich
ist, aufrechterhalten wird. Da ein Betrieb des Fahrzeugs oder eine
Unterstützung
der Brennkraftmaschine durch den Motor, der mit elektrischer Leistung
von der Batterie versorgt wird, durchgeführt werden kann, wenn ein Aufwärmen des
Katalysators erforderlich ist, wird somit die Ausgangsleistung von der
Brennkraftmaschine nicht übermäßig zum
Betreiben des Fahrzeugs verbraucht. Somit kann die Ausgangsleistung
von der Brennkraftmaschine verringert werden. Infolgedessen kann
eine Gasemission in einer Menge, die die Reinigungsleistung des
gerade im Aufwärmen
begriffenen Katalysators übersteigt,
verhindert werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der Katalysator, der ein Aufwärmen nötig hat,
einen Katalysator einschließt,
der Gase, die von einem Reformer zum Reformieren von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff
zu Wasserstoffgasen, die einer Brennkraftmaschine oder einer Kraftstoffzelle
zugeführt
werden, einschließt.
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Es
sei klargestellt, dass die oben offenbarte Ausführungsform nur als Erläuterung
und Beispiel dient und keinesfalls beschränkend aufgefasst werden soll.
Der Bereich der Erfindung wird nur den Bereich der Ansprüche beschränkt und
nicht von der Beschreibung einer Ausführungsform. Alle Modifikationen,
die den Ansprüchen
entsprechen und die im Bereich der Ansprüche liegen sind eingeschlossen.
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Zusammenfassung
-
Fahrzeug-Steuervorrichtung
und Fahrzeug-Steuerverfahren
-
Ein
Steuerverfahren für
ein Fahrzeug schließt
einen Schritt (S106) ein, bei dem das Fahrzeug entsprechend einer
Betätigung
durch einen Fahrer im EV-Betrieb betrieben wird, einen Schritt (S115),
bei dem ein Aufwärmbetrieb
durchgeführt wird,
wenn bestimmt wird, dass ein Aufwärmen erforderlich ist, einen
Schritt (S118), bei dem der EV-Betrieb untersagt wird, so dass ein
Aufwärmbetrieb durchgeführt werden
kann.