JP3046444B2 - ハイブリッド車両の運転状態制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の運転状態制御装置

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JP3046444B2 JP5741492A JP5741492A JP3046444B2 JP 3046444 B2 JP3046444 B2 JP 3046444B2 JP 5741492 A JP5741492 A JP 5741492A JP 5741492 A JP5741492 A JP 5741492A JP 3046444 B2 JP3046444 B2 JP 3046444B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン駆動と電動駆
動とを選択的に、又は同時に行うことができるようにし
たハイブリッド車両に関し、特にエンジンから排出され
る大気汚染物質の排出量を低減できるようようにした運
転状態制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近では自動車から排出される大気汚染
物質の大幅な低減が要請されている。例えば米国のウル
トラ・ロー・エミッション・ビィークル(ULEV)の
レギュレーションでは、従来の自動車が排出する炭化水
素(HC)の量を約1/10に低減することが要求され
ている。
【0003】このような大気汚染物質低減要求に対し
て、従来から三元触媒コンバータが採用されている。こ
の触媒は排気ガス中の一酸化炭素(CO)及び炭化水素
(HC)の酸化と、窒素酸化物(NOx )の還元を同時
に行うためのものである。
【0004】一方、従来からエンジン駆動と電動駆動と
を選択的に、又は同時に行うようにしたハイブリッド車
両が各種提案されている。このハイブリッド車両におい
て上記三元触媒を採用することにより、上記大気汚染物
質の大幅な低減を図ることが期待できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記ハイブリッド車両
において上記大気汚染物質のより一層の低減を図るに
は、エンジン駆動と電動駆動との選択,併用の仕方をど
のように設定するかが極めて重要と考えられる。しかし
この点は従来、提案されていない。
【0006】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、大気汚染物質の排出量を大幅に低減できるハ
イブリッド車両の運転状態制御装置を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、エン
ジンによって駆動輪を駆動するエンジン駆動と電動機に
よって駆動輪を駆動する電動駆動とを選択的に、又は同
時に行うようにしたハイブリッド車両の運転状態制御装
置において、冷却水温度が所定値より低い冷機走行時に
は、低負荷の場合は電動駆動のみを行い、中負荷の場合
は電動駆動をエンジン駆動により補助し、さらに冷却水
温度が高いほど大きい絞り弁開度,開速度に規制してエ
ンジンを暖機運転し、冷却水温度が所定値より高い暖機
後走行時には、低,中負荷の場合はエンジン駆動のみを
行い、高負荷の場合はエンジン駆動を電動駆動により補
助する駆動制御手段を備えたことを特徴としている。
【0008】
【0009】ここで本発明における冷機走行時とは、エ
ンジン冷却水温度が例えば60℃以下の暖機完了までの
走行状態を、また暖機後走行時とは暖機完了後の走行状
態をいう。
【0010】
【作用】現在の自動車に採用されている三元触媒コンバ
ータは、エンジンに供給される混合気が理論空燃比付近
の場合に最も有効に働き、また所定温度(約350℃)
以上に暖められた場合にその触媒機能を完全に発揮す
る。ところが上記冷機走行時には、エンジンの燃焼状態
が不安定になり易いことからエンジンに供給される混合
気は理論空燃比より濃い状態に設定されており、しかも
触媒温度が上記所定温度より低い状態にあると考えら
れ、従って、この冷機走行時は触媒の浄化能力が不充分
である。
【0011】そこで請求項1の発明では、冷機走行時に
は電動駆動を選択するとともに、冷却水温度が高いほど
大きい弁開度,開速度に規制して、エンジンを暖機運転
し、暖機後走行時にエンジン駆動を選択したので、触媒
機能が不充分な冷機走行時には排気ガス量そのものを極
めて少なくしつつ暖機を短時間で行なうことができ、か
つ排気ガス量の多いエンジン駆動時には触媒機能が充分
に発揮され、その結果全体としての大気汚染物質を大幅
に低減できる。
【0012】また、暖機後走行時に走行負荷が所定値以
上になるとエンジン駆動に加えて電動駆動が併用される
ので、必要な走行能力を確保できる。
【0013】
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1ないし図5は本発明の一実施例によるハイブリ
ッド車の駆動制御装置を説明するための図であり、図1
は本実施例装置を備えたハイブリッド自動車の模式構成
図、図2は本実施例装置の模式構成図、図3はエンジン
駆動と電動駆動との選択,併用状態を示すマップ図、図
4は絞り弁開度の規制値を示す図、図5は絞り弁の開速
度の規制値を示す図である。
【0015】図1,図2において、1はガソリンエンジ
ン2,及び発電機能を有する電動機3を備えたハイブリ
ッド車であり、上記エンジン2によって後輪4を駆動す
るエンジン駆動と、電動機3によって後輪4を駆動する
電動駆動とを選択的に、あるいは同時に行うことができ
るように構成されている。
【0016】上記エンジン2に接続された吸気通路5に
は、該通路5を開閉する絞り弁6が回動自在に配設され
ている。この絞り弁6は、アーム7,ケーブル8,ばね
9を介してアクセルペダル10に接続されている。上記
ばね9のばね特性は、通常のアクセル踏み込み動作を行
った場合はほとんど伸びることなく該動作をそのまま絞
り弁6に伝達でき、かつ絞り弁6の開度が外部から規制
された場合は伸びてその後の踏み込み操作にほとんど支
障のないように設定されている。なお11は吸気通路負
圧を検出する圧力センサ、36はアクセルペダル10の
踏み込み量を検出するアクセル開度センサである。
【0017】また上記エンジン2に接続された排気通路
12には、三元触媒コンバータ13が配設されている。
該コンバータ13は、排気ガス中の一酸化炭素(CO)
及び炭化水素(HC)の酸化と、窒素酸化物(NOx )
の還元を同時に行うためのものである。なお、14は触
媒温度を検出する触媒温度センサ、19はエンジンの冷
却水温度を検出する水温センサ、20はエンジン回転数
を検出する回転数センサである。
【0018】ここで上記三元触媒コンバータ13の浄化
特性はエンジンに供給される混合気の空燃比によって大
きく変化する。例えば空燃比が薄いほど酸化作用が活発
に、還元作用が不活発になり、濃いほどその逆になる。
そしてこの酸化と還元のバランスがとれたとき(理論空
燃比付近)最も有効に働く。また上記三元触媒コンバー
タ13は、所定温度(約350℃)以上に暖められた場
合に上記触媒機能を完全に発揮する。
【0019】15は上記エンジン2の出力側に接続され
た自動変速機であり、その出力軸はプロペラシャフト1
6,デファレンシャル17を介して上記後輪4に連結さ
れている。またこの自動変速機15のクラッチ18は、
通常は一般的な流体コンバータ式のものと同様にエンジ
ン出力を該変速機15に伝達し、かつ外部信号により該
変速機15とエンジン2とを遮断可能に構成されてい
る。
【0020】上記電動機3の出力軸21は上記自動変速
機15のカウンタシャフト22にベルト23で連結され
ており、従って常時上記プロペラシャフト16に連結さ
れている。またこの電動機3は、互いに並列接続された
インバータスイッチ24,ダイオード25を介してバッ
テリ26に接続されている。上記クラッチ18がオフ
(遮断)のとき、及びエンジン回転速度が所定値より低
い場合はバッテリ電力が上記インバータスイッチ24を
介して上記電動機3に供給され、これにより該電動機3
は、後輪4を駆動する駆動源となる。また上記電動機3
は上記クラッチ18がオン(接続)し、かつエンジン回
転速度が所定値より高い場合、及び車両減速時には発電
機として機能し、該発電された電力は上記ダイオード2
5を介して上記バッテリ26に供給される。
【0021】27は絞り弁6の開度を規制する開度規制
装置であり、これは絞り弁6の上記アーム7に当接して
該アーム7の最大回動角度を規制するカムストッパ28
と、該カムストッパ28を回動させることにより上記規
制開度を変化させるパルスモータ29とで構成されてい
る。
【0022】30は上記絞り弁6の開弁速度を規制する
開弁速度規制装置であり、これはピストン31aを内蔵
するシリンダ31と、該シリンダ31の上記ピストン3
1aで画成された一方の室から他方の室に作動油を循環
させる循環通路32とで構成されている。上記ピストン
31aのロッドは上記絞り弁6のアーム7に当接してい
る。また上記循環通路32には上記ピストン31aの図
示右方(絞り弁6の閉じ方向)への移動のみ自由とする
逆止弁33と、図示左方への移動速度(絞り弁6の開速
度)を調整するめの流量調整弁34が介設されている。
【0023】35はエンジン運転状態を制御するCPU
であり、これは上記各センサ11,19,20,14,
36からの吸気圧信号a,水温信号b,回転数信号c,
触媒温度信号d,アクセル開度信号eが入力され、上記
クラッチ18,自動変速機15,インバータスイッチ2
4,パルスモータ29,流量調整弁34にそれぞれ駆動
信号A〜Eを出力する。
【0024】次に本実施例の作用効果を説明する。本実
施例自動車1では、図3に示すように、ガソリンエンジ
ン2で後輪4を駆動するエンジン騒動と、電動機3で駆
動する電動駆動とが選択的に、又は同時に行われる。こ
こで図3における領域イ,ロ,ハ,図4,図5における
領域T1,T2は冷機走行時を、図3における領域ニ,
ホ,ヘ、図4,図5における領域T3は暖機後走行時を
示す。
【0025】例えば水温,触媒温度が低温でかつ低負荷
の状態(図3の領域イ)では電動駆動のみが行われる。
この場合、CPU35からの駆動信号Aによりクラッチ
18がオフし、駆動信号Bにより自動変速機15が車両
速度に応じた速度段となり、また開度規制装置27への
開度規制信号Dがファストアイドル開度(図4のT1参
照)となり、開弁速度規制装置30への速度規制信号E
が零速度(図5のT1参照)となり、さらに駆動信号C
によりインバータスイッチ24が電動機3への電力を要
求車両速度等に応じた値とする。
【0026】これにより、パルスモータ29がカムスト
ッパ28をファーストアイドル開度位置に回動させ、ま
た流量調整弁34が循環通路32を閉じる。そのため絞
り弁6は、アクセルペダル10の踏み込み量,踏み込み
速度に関わらずファストアイドル開度,零速度に規制さ
れ、その結果エンジン2はアイドル状態で暖機が進むの
を待つこととなる。そしてこの場合は、アクセルペダル
10の踏み込み量,速度に応じた駆動信号Cによりイン
バータスイッチ24が電動機3への電力を調整し、電動
駆動のみで車両は走行する。またこの場合、クラッチ1
8がオフしているので、アイドル回転状態のエンジンを
電動機3が駆動することはない。
【0027】また水温が上昇し、かつ低負荷の状態(図
3の領域ロ)でも上記各駆動信号A,B,Cは領域イの
場合と同様に設定され、電動駆動のみが行われる。しか
しこの領域では絞り弁開度,開弁速度は上記領域イの場
合より大きい開度,速い速度(図4,図5のT2部分)
に規制される。一方、この温度状態で中負荷(領域ハ)
になると、クラッチ18がオンとなり、エンジン駆動と
電動駆動が併用して行われる。
【0028】また水温がさらに上昇すると(図4,図5
のT3部分)暖機完了と判定して、絞り弁開度,開弁速
度の規制は解除される。この温度状態でかつ低負荷,中
負荷の場合(領域ニ,ホ)では、電動機3への電力供給
が遮断される。これによりエンジン駆動のみが行われる
とともに、電動機3はエンジンにより回転駆動され、発
電機として機能し、発生した電力はダイオード25を通
ってバッテリ26を充電することとなる。さらにまた上
記T3の温度状態で、かつ高負荷の場合は、エンジン駆
動と電動駆動とが併用して行われる。
【0029】またエンジン駆動時において車両が減速状
態になると、クラッチ18がオフとなる。そのためエン
ジンブレーキが作用することはなく、車両の慣性力によ
り電動機3が回転駆動される。これにより該電動機3が
発電を行い、結果的に制動力が発生する。
【0030】さらにまた図示していないが、運転域が低
負荷域から中負荷域に、あるいはさらに高負荷域に変化
する過渡運転域においては、上記暖機が完了した後でも
絞り弁開度を全開より小さい過渡時開度に規制する。こ
の規制開度は、エンジンの暖機の進行状態に応じて次第
に大きい値に設定される。また絞り弁の開速度について
も同様である。
【0031】このように本実施例では、冷機走行時には
電動機3のみで後輪4を駆動する電動駆動を選択し、ま
た絞り弁6の開度をファストアイドル開度に規制したの
で、冷機走行時の排気ガス量は極めて少量に保持されて
いる。従って触媒コンバータ13の温度が低いことに起
因して、あるいは空燃比が濃いことに起因して触媒機能
が不十分の状態でも、排気ガス量自体を低減した分だけ
大気汚染物質を低減できる。
【0032】また上記エンジン回転がアイドル回転に保
持された冷機走行時には、エンジン2と電動機3との間
をクラッチ18で遮断したので、冷機走行時に電動機3
がエンジンを駆動することはなく、電動機3の負担が過
大になるのを回避できる。またエンジン駆動時において
も、減速時にはクラッチ18をオフし、エンジンブレー
キを作用させることなく電動機3を回転駆動するように
したので、減速時に発電制動を行うことができ、燃費率
を向上できる。
【0033】さらにまた、暖機後走行時において走行負
荷が所定値以上になるとエンジン駆動に加えて電動駆動
が併用されるので、必要な走行能力を確保できる。
【0034】以上のように本発明に係るハイブリッド車
両の運転状態制御装置によれば、冷機走行時には電動駆
動を選択するとともに、冷却水温度が高いほど大きい弁
開度,開速度に規制して、エンジンを暖機運転し、暖機
後走行時にはエンジン駆動を選択したので、触媒機能が
不充分な冷機走行時には排気ガス量そのものを極めて少
なくしつつ暖機を短時間で行なうことができ、かつ排気
ガス量の多いエンジン駆動時には触媒機能が充分に発揮
され、その結果全体としての大気汚染物質を大幅に低減
できる効果がある。また、暖機後走行時に走行負荷が所
定値以上になるとエンジン駆動に加えて電動駆動が併用
されるので、必要な走行能力を確保できる効果がある。
【0035】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるハイブリッド車両の運
転状態制御装置を示す模式構成図である。
【図2】上記実施例装置を備えたハイブリッド車両を示
す模式構成図である。
【図3】上記実施例におけるエンジン駆動,電動駆動の
選択,併用状態を示すマップ図である。
【図4】上記実施例装置の絞り弁開度の規制値を示す特
性図である。
【図5】上記実施例装置の絞り弁の開速度の規制値を示
す特性図である。
【符号の説明】
1 ハイブリッド車 2 エンジン 3 電動機 4 後輪(駆動輪) 16 プロペラシャフト(駆動軸) 18 クラッチ 35 CPU(駆動制御手段,クラッチ制御手段)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−121928(JP,A) 特開 昭58−69403(JP,A) 特開 昭48−46026(JP,A) 特開 昭63−65134(JP,A) 特開 昭58−217748(JP,A) 特開 昭60−30440(JP,A) 実開 平5−21119(JP,U) 実開 平2−119944(JP,U) 実開 昭62−74149(JP,U) 実公 昭56−17724(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 29/00 - 29/06 B60K 6/02 B60L 11/00 - 11/14 F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンによって駆動輪を駆動するエン
    ジン駆動と電動機によって駆動輪を駆動する電動駆動と
    を選択的に、又は同時に行うようにしたハイブリッド車
    両の運転状態制御装置において、冷却水温度が所定値よ
    り低い冷機走行時には、低負荷の場合は電動駆動のみを
    行い、中負荷の場合は電動駆動をエンジン駆動により補
    助し、さらに冷却水温度が高いほど大きい絞り弁開度,
    開速度に規制してエンジンを暖機運転し、冷却水温度が
    所定値より高い暖機後走行時には、低,中負荷の場合は
    エンジン駆動のみを行い、高負荷の場合はエンジン駆動
    を電動駆動により補助する駆動制御手段を備えたことを
    特徴とするハイブリッド車両の運転状態制御装置。
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