JP6565634B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明はハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、エンジンの暖機時間を短縮できるとともに、排ガス中のＮＯｘ含有率を低下することができるハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。
このＨＥＶ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窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することを目的として、排ガスの一部を吸気に還流させることで、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制する排ガス再循環システム（ＥＧＲシステム）が装備される（例えば、特許文献２を参照）。
このＥＧＲシステムにおいては、気筒内での燃焼状態が悪化して排ガス中の不純物が増加することを防ぐため、排気側から吸気側へ延びるＥＧＲ通路の途中に水冷式のＥＧＲクーラーを設置して、排ガスの分流（ＥＧＲガス）を冷却して体積を減少させてから、吸気へ供給することが行われている。その一方で、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラーにおいて過度に冷却されると、ＥＧＲガス中で結露した水分やタール状の未燃燃料が吸気へ流入して、気筒内での燃焼不良やエンジンの耐久性低下などを招くおそれがある。それ故、ＥＧＲシステムは、ＥＧＲクーラーの冷却に用いられる冷却水の温度が作動開始温度未満であるときは、作動しないようになっている。
そのため、ディーゼルエンジンの始動時において、エンジンの暖機時間が長くなると、ＥＧＲシステムの非作動時間も長くなるため、多量のＮＯｘが環境中へ放出されるおそれがある。
特開２００２−２３８１０５号公報 特開２００１−４１１１０号公報
本発明の目的は、エンジンの暖機時間を短縮できるとともに、排ガス中のＮＯｘ含有率を減少することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの冷却水が循環するエンジン冷却システムと、前記冷却水の温度が予め設定された作動開始
温度になってときに作動するＥＧＲシステムと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに該エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させる制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
また、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、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの冷却水が循環するエンジン冷却システムと、前記冷却水の温度が予め設定された作動開始温度になってときに作動するＥＧＲ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、前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに前記エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させることを特徴とするものである。
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、モータージェネレーターからエンジンに発電による負荷が加わるので、冷却水の温度上昇が促進されるため、エンジンの暖機時間を短縮できるとともに、ＥＧＲシステムの非作動時間の短縮により排ガス中のＮＯｘの含有率を減少することができる。
本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。
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、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。
このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３１を有するハイブリッドシステム３０を備えている。
ディーゼルエンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このクランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続するクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じてトランスミッション２０に伝達される。
トランスミッション２０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター２１を用いて自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。なお、トランスミッション２０は、ＡＭＴのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
トランスミッション２０で変速された回転動力は、プロペラシャフト２２を通じてデファレンシャル２３に伝達され、一対の駆動輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。
ハイブリッドシステム３０は、モータージェネレーター３１と、そのモータージェネレーター３１に順に電気的に接続するインバーター３５、高電圧バッテリー３２、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３及び低電圧バッテリー３４とを有している。
高電圧バッテリー３２としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー３４には鉛バッテリーが用いられる。
ＤＣ／ＤＣコンバーター３３は、高電圧バッテリー３２と低電圧バッテリー３４との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー３４は、各種の車両電装品３６に電力を供給する。
このハイブリッドシステム３０における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ３９により検出される。
モータージェネレーター３１は、回転軸３７に取り付けられた第１プーリー１５とエンジン本体１１の出力軸であるクランクシャフト１３の他端部に取り付けられた第２プーリー１６との間に掛け回された無端状のベルト状部材１７を介して、ディーゼルエンジン１０との間で動力を伝達する。なお、２つのプーリー１５、１６及びベルト状部材１７の代わりに、ギヤボックスなどを用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター３１に接続するエンジン本体１１の出力軸は、クランクシャフト１３に限るものではなく、例えばエンジン本体１１とトランスミッション２０との間の伝達軸やプロペラシャフト２２であっても良い。
このモータージェネレーター３１は、エンジン本体１１を始動するスターターモーター（図示せず）の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
ＥＧＲシステム５０は、排気通路４１から吸気通路５５へ延びるＥＧＲ通路５１と、そのＥＧＲ通路５１に介設された水冷式のＥＧＲクーラー５２及びＥＧＲバルブ５３とを備えている。
エンジン本体１１の各気筒１２から排出された排ガス４５の一部は、ＥＧＲガス５４となってＥＧＲ通路５１に分流し、ＥＧＲクーラー５２で冷却されてＥＧＲバルブ５３で流量を調整された後に、吸気通路５５からエンジン本体１１へ循環される。
このＥＧＲシステム５０は、吸気６０への水分及び未燃燃料の侵入を防止するために、冷却水７１の温度が予め設定された作動開始温度Ｔ未満では作動しないようになっている。
エンジン冷却システム７０においては、エンジン本体１１を除熱した冷却水７１は、ラジエーター（図示せず）において車速風や冷却ファン（図示せず）の冷却風を利用した空冷により冷却された後に、ウォータポンプ７２によりエンジン本体１１へ強制循環される。
なお、エンジン本体１１へ強制循環された冷却水の一部は、ＥＧＲシステム５０のＥＧＲクーラー５２の冷却に用いられる。
このエンジン冷却システム７０には、エンジン本体１１の出口近傍における冷却水７１の温度を検出する冷却水温度センサ９４が設けられている。
これらのディーゼルエンジン１０、ハイブリッドシステム３０及びＥＧＲシステム５０は、制御装置８０により制御される。具体的には、ＨＥＶの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム３０は高電圧バッテリー３２から電力を供給されたモータージェネレーター３１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター３１による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー３２を充電する。また、ＥＧＲシステム５０については、ディーゼルエンジン１０の運転状態及び冷却水温度センサ９４の検出値に応じて、ＥＧＲバルブ５３の開度を調整する。
このようなＨＥＶにおいて、制御装置８０は、エンジン本体１１の始動時に冷却水温度センサ９４の検出値が作動開始温度Ｔ未満である場合には、スターターモーターあるいはモータージェネレーター３１を用いてのエンジン本体１１のクランキングを行うと同時に、ハブリッドシステム３０を通じてモータージェネレーター３１に発電を開始させる制御を行う。
このような制御を行うことにより、モータージェネレーター３１からディーゼルエンジン１０に発電による負荷が加わるので、冷却水７１の温度上昇が促進される。そのため、エンジン本体１１の暖機時間を短縮できるとともに、冷却水７１が作動開始温度Ｔに到達する時間が短くなって、ＥＧＲシステムの非作動時間を短縮されるので、排ガス４５中に含有されるＮＯｘを減少することができるのである。
また、ディーゼルエンジン１０に加わる負荷により、排ガス４５の温度が上昇するので、排ガス処理システムにおける触媒（図示せず）の温度上昇が促進されて、排ガス４５の浄化率を向上することも可能である。
上記の実施形態においては、ＥＧＲシステム５０の作動開始温度Ｔの比較対象として、エンジン本体１１の出口近傍における冷却水７１の温度を用いているが、これに限るものではなく、例えば、ＥＧＲクーラー５２に対して流入又は流出する冷却水７１の温度を用いるようにしても良い。
１０ ディーゼルエンジン
３０ ハイブリッドシステム
３１ モータージェネレーター
４５ 排ガス
５０ ＥＧＲシステム
５１ ＥＧＲ通路
５２ ＥＧＲクーラー
５３ ＥＧＲバルブ
７０ エンジン冷却システム
７１ 冷却水
９４ 冷却水温度センサ

Claims (3)

  1. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの冷却水が循環するエンジン冷却システムと、前記冷却水の温度が予め設定された作動開始温度になってときに作動するＥＧＲシステムと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、
    前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに該エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させる制御を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記冷却水の温度が、前記エンジンの出口における該冷却水の温度である請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの冷却水が循環するエンジン冷却システムと、前記冷却水の温度が予め設定された作動開始温度になってときに作動するＥＧＲ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、
    前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに前記エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
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