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技術 排ガス後処理装置の再生を制御する方法及び装置

出願人 ボルボトラックコーポレーション
発明者 レネヴィ,イェルケルイェーレ,トミ
出願日 2013年11月13日 (8年0ヶ月経過) 出願番号 2016-530135
公開日 2017年1月19日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2017-501919
状態 特許登録済
技術分野 ハイブリッド電気車両 排気の後処理 伝動装置(歯車、巻掛け、摩擦)の制御
主要キーワード 市内バス ブロック線 自動化手動変速機 エネルギ貯蔵装置 車両製造業者 排ガス微粒子 動力伝達系路 スーパーコンデンサ
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図面 (7)

課題・解決手段

本発明は、排ガス後処理装置(19)内の排気ガス粒子フィルタ(19)を再生するような、車両(10)の排ガス後処理装置(19)のための加熱モードを提供する方法に関する。前記車両(10)は、内燃機関(11)、電機(12)、変速機(13)、及び前記内燃機関(11)を前記変速機(13)及び駆動輪(17)に接続するクラッチ(15)を備えている。前記方法は、特に排気ガス粒子フィルタの再生のために、前記排ガス後処理装置(19)の加熱モードが要求されていることを確認する段階(101)、前記車両(10)の駆動が要求されていることを確認する段階(102)、及び、前記クラッチ(15)が前記変速機(13)を少なくとも部分的に分離している(103)期間の間に、前記内燃機関(11)からの排ガスが前記排ガス後処理装置(19)、好ましくは再生のための排気ガス粒子フィルタを加熱するように、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分を前記内燃機関(11)によって前記駆動輪(17)に供給する段階(104)、を含む。本発明は、車両(10)、コンピュータプログラムコンピュータ可読媒体、及びコントロールユニット(ECUgear21)に関する。

概要

背景

ハイブリッド動力伝達系を備えるあらゆる車両、特に大型トラック及びバスは、一般的に、その車両の全ての駆動条件にとって十分ではない内燃機関を備えている。その代わり、内燃機関を補助するために用いられ、あるいは一定の駆動条件の間には独力で車両を駆動する電機が追加されている。低燃費が求められるとき、排ガスの低い放出あるいは放出なしが求められるとき、又は低い騒音レベルが有利であるときに、電機は特に有益である。電機は、車両を駆動する機械として作動するだけではなく、異なる場合にではあるが、発電機としても作動する。従って、それは、エネルギ余剰が有るときには、エネルギ貯蔵装置、通常はバッテリスーパーコンデンサあるいはフライホイールに対し、後に使用するためにエネルギを供給することができる。

これらの種類の多くの最新の車両には、排ガス後処理システム(EATS)が設けられている。特にディーゼル燃料で作動する大型トラック及びバスは、異なる法律における排出ガス規制を満たすために、そのようなシステムを備えている。これらの排ガス後処理システムが適切に機能するために、燃料は一定の組成基準を満たさなければならず、システムあるいはその部分の温度は、通常は適切に機能するために十分に高い、一定限度の範囲内になければならない。ハイブリッド動力伝達系、特にディーゼル内燃機関と共に電機を有する動力伝達系に関する問題点は、内燃機関におけるディーゼル燃料の燃焼から生じる排ガスが、排ガス後処理装置を適切な温度に保つには低過ぎる温度で排ガス後処理装置に入り得ることである。

そのような排ガス後処理装置の一つの部分は、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF)である。そのフィルタを使用する間、例えば煤煙及び微粒子といった排ガスの放出物はフィルタ内に集まる。フィルタは、間欠的な再生によって浄化されない限り、時間が経つにつれ、より多くの微粒子を集めるための容量を失う。DPF再生の必要性の検出は、多くの場合、フィルタの出口と入口との間の差圧の測定によってなされる。再生は、微粒子の自己燃焼が起こる程度にまでフィルタの温度を高めることによって達成することができる。DPFの再生が必要であることが確認されたときに、このことは、車両が静止状態にあるときにあるいは運転の間に達成することができる。自己燃焼の開始のために、排ガスに含まれる熱に追加する外部加熱が時には必要となり得る。しかし、再生の間は、そのような追加の加熱はあまり必要ではない。自己燃焼そのものによって発生する熱が、再生を維持するために十分であるからである。

ハイブリッド乗用車とハイブリッド大型トラック及びバスとの間の運転条件の一つの違いは、乗用車は多くの場合、特に加速の間に、快適で静かな運転スタイル優先されるように運転される一方で、大型トラックあるいはバスは、同様な条件の下で良好に機能するためにフルパワー負荷すべく設計されることである。

車両の運転という用語は、車両が静止している状態からの発進、あるいは不連続な速度で一般的に前方へとある距離を進むように車両を推進することを意味する。

運転しやすさを改善しつつ、この種の車両からの排ガスの放出を低減するための絶え間ない努力が存在している。

概要

本発明は、排ガス後処理装置(19)内の排気ガス粒子フィルタ(19)を再生するような、車両(10)の排ガス後処理装置(19)のための加熱モードを提供する方法に関する。前記車両(10)は、内燃機関(11)、電機(12)、変速機(13)、及び前記内燃機関(11)を前記変速機(13)及び駆動輪(17)に接続するクラッチ(15)を備えている。前記方法は、特に排気ガス粒子フィルタの再生のために、前記排ガス後処理装置(19)の加熱モードが要求されていることを確認する段階(101)、前記車両(10)の駆動が要求されていることを確認する段階(102)、及び、前記クラッチ(15)が前記変速機(13)を少なくとも部分的に分離している(103)期間の間に、前記内燃機関(11)からの排ガスが前記排ガス後処理装置(19)、好ましくは再生のための排気ガス粒子フィルタを加熱するように、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分を前記内燃機関(11)によって前記駆動輪(17)に供給する段階(104)、を含む。本発明は、車両(10)、コンピュータプログラムコンピュータ可読媒体、及びコントロールユニット(ECUgear21)に関する。

目的

本開示は、車両の排ガス後処理装置、例えば排ガス後処理装置の排ガス微粒子フィルタを再生するための加熱モードを提供する

効果

実績

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請求項1

車両(10)の排ガス後処理装置(19)のための加熱モードを提供する方法であって、前記車両(10)は、内燃機関(11)、電機(12)、変速機(13)、及び前記内燃機関(11)を前記変速機(13)及び駆動輪(17)に接続するクラッチ(15)を備えており、前記方法は、前記排ガス後処理装置(19)の加熱モードが要求されていることを確認する段階(101)、前記車両(10)の駆動が要求されていることを確認する段階(102)、及び、前記クラッチ(15)が前記変速機(13)を少なくとも部分的に分離している(103)期間の間に、前記内燃機関(11)からの排ガスが前記排ガス後処理装置(19)を加熱するように、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分を前記内燃機関(11)によって前記駆動輪(17)に供給する段階(104)、を含む方法。

請求項2

前記方法は、前記排ガス後処理装置(19)の排ガス微粒子フィルタ(19)を再生するためのものであり、前記排ガス後処理装置(19)について加熱モードが要求されている(101)ことを確認する段階は、前記排ガス微粒子フィルタ(19)の再生が要求されていることを確認するためのものであって(101)、前記内燃機関(11)からの排ガスが、その再生のために前記排ガス微粒子フィルタ(19)を加熱するようになっている、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分を前記内燃機関(11)によって駆動輪(17)に供給する段階(104)を、前記クラッチ(15)が閉じている間に実行する、請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

前記要求駆動トルクが前記内燃機関(11)から供給可能な駆動トルクより小さいときには、前記要求駆動トルクを前記内燃機関(11)のみによって供給する(104)、請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。

請求項5

前記クラッチ(15)の分離(103)の間に、前記内燃機関(11)を制御してその最大のあるいはほぼ最大の駆動トルクを供給する、請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。

請求項6

前記要求駆動トルクが前記内燃機関(11)から供給可能な駆動トルクより大きいときには、加えて、前記要求駆動トルク及び前記内燃機関により供給可能な駆動トルクに関して不足する駆動トルク(Tdeficient)を前記電機(12)によって供給する、請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。

請求項7

前記車両の駆動が要求されていることを確認する段階(102)が、前記車両(10)から駆動トルクが要求されていることの確認を含んでいる、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法。

請求項8

前記車両(10)から駆動トルクが要求されていることを確認する段階(102)が、前記車両のアクセルペダルが押されていることの検出によって実行される、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記クラッチ(15)を分離(103)する段階が、前記変速機(13)のギヤ比適合を含む、請求項1乃至8のいずれかに記載の方法。

請求項10

前記変速機(13)のギヤ比を適合させる段階(103)が、前記ギヤ比をアップシフトする間に実行される、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記排ガス微粒子フィルタ(19)の再生が要求されている(101)ことを確認する段階は、前記排ガス微粒子フィルタ(19)の出口と入口との間の差圧の測定に基づいて確認される、請求項2乃至10のいずれかに記載の方法。

請求項12

前記クラッチ(15)の分離(103)は、前記車両(10)が静止状態から加速する段階の間に実行される、請求項1乃至11のいずれかに記載の方法。

請求項13

前記クラッチ(15)の分離(103)が駆動の間に実行される、請求項1乃至12のいずれかに記載の方法。

請求項14

前記方法が前記車両(10)の変速機制御装置(ECUgear21)によって実行される、請求項1乃至13のいずれかに記載の方法。

請求項15

前記排ガス微粒子フィルタ(19)の温度が予め定められた温度を上回っているときに前記排ガス微粒子フィルタ(19)の再生を実行する段階(105)、を更に含んでいる、請求項2乃至14のいずれかに記載の方法。

請求項16

前記方法は、前記排ガス微粒子フィルタ(19)の再生が要求されていることを確認する条件を満たす再生モードにおいて実行されるように構成されており、その再生モードは通常ハイブリッド駆動モードを除外するように構成されており、その通常ハイブリッド駆動モードにおいては、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分が前記電機(12)によって前記駆動輪(17)に供給されるように構成されている、請求項2乃至15のいずれかに記載の方法。

請求項17

コンピュータプログラムであって、前記プログラムコンピュータ上で実行されるときに請求項1乃至16のいずれかに記載した段階を実行するためのプログラムコード手段を含んでいるコンピュータプログラム。

請求項18

コンピュータプログラムを保持しているコンピュータ可読媒体であって、前記プログラム製品が、コンピュータ上で実行されるときに請求項1乃至16のいずれかに記載した段階を実行するためのプログラムコード手段を含んでいるコンピュータ可読媒体。

請求項19

クラッチ(15)を制御するための制御装置であって、請求項1乃至16のいずれかに記載した方法の段階を実行すべく構成されている制御装置。

請求項20

内燃機関(11)、電機(12)、変速機(13)、駆動輪(17)及び制御装置(ECUgear21)を備える車両(10)であって、前記制御装置(ECUgear21)は、請求項1乃至16のいずれかに記載の方法を前記車両(10)において実行すべく適合されている車両。

請求項21

前記変速機(13)が自動化タイプの変速機である請求項20に記載の車両(10)。

請求項22

前記内燃機関(11)がディーゼル燃料エンジンである、請求項20又は21に記載の車両(10)。

請求項23

前記内燃機関(11)は、相対的に低い最大トルクを供給すべく構成されており、かつ前記電機(12)は、要求駆動トルク及び適切な駆動性能を達成するために前記内燃機関(11)によって供給可能な駆動トルクに関して不足する駆動トルク(Tdeficient)を供給すべく構成されている、請求項20乃至22のいずれかに記載の車両(10)。

請求項24

前記車両(10)は、直列に配置された内燃機関(11)、クラッチ(15)、電機(12)及び変速機(13)を有するパワートレインを備えている、請求項20乃至23のいずれかに記載の車両(10)。

請求項25

前記車両(10)がバスから成る、請求項20乃至24のいずれかに記載の車両(10)。

技術分野

0001

本開示は、車両の排ガス後処理装置、例えば排ガス後処理装置の排ガス微粒子フィルタ再生するための加熱モードを提供する方法であって、その車両が内燃機関電機変速機、内燃機関を変速機及び駆動輪に接続しているクラッチを備えている方法に関する。本開示はまた、車両、コンピュータプログラムコンピュータ可読媒体及び制御装置にも関する。

背景技術

0002

ハイブリッド動力伝達系を備えるあらゆる車両、特に大型トラック及びバスは、一般的に、その車両の全ての駆動条件にとって十分ではない内燃機関を備えている。その代わり、内燃機関を補助するために用いられ、あるいは一定の駆動条件の間には独力で車両を駆動する電機が追加されている。低燃費が求められるとき、排ガスの低い放出あるいは放出なしが求められるとき、又は低い騒音レベルが有利であるときに、電機は特に有益である。電機は、車両を駆動する機械として作動するだけではなく、異なる場合にではあるが、発電機としても作動する。従って、それは、エネルギ余剰が有るときには、エネルギ貯蔵装置、通常はバッテリスーパーコンデンサあるいはフライホイールに対し、後に使用するためにエネルギを供給することができる。

0003

これらの種類の多くの最新の車両には、排ガス後処理システム(EATS)が設けられている。特にディーゼル燃料で作動する大型トラック及びバスは、異なる法律における排出ガス規制を満たすために、そのようなシステムを備えている。これらの排ガス後処理システムが適切に機能するために、燃料は一定の組成基準を満たさなければならず、システムあるいはその部分の温度は、通常は適切に機能するために十分に高い、一定限度の範囲内になければならない。ハイブリッド動力伝達系、特にディーゼル内燃機関と共に電機を有する動力伝達系に関する問題点は、内燃機関におけるディーゼル燃料の燃焼から生じる排ガスが、排ガス後処理装置を適切な温度に保つには低過ぎる温度で排ガス後処理装置に入り得ることである。

0004

そのような排ガス後処理装置の一つの部分は、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF)である。そのフィルタを使用する間、例えば煤煙及び微粒子といった排ガスの放出物はフィルタ内に集まる。フィルタは、間欠的な再生によって浄化されない限り、時間が経つにつれ、より多くの微粒子を集めるための容量を失う。DPF再生の必要性の検出は、多くの場合、フィルタの出口と入口との間の差圧の測定によってなされる。再生は、微粒子の自己燃焼が起こる程度にまでフィルタの温度を高めることによって達成することができる。DPFの再生が必要であることが確認されたときに、このことは、車両が静止状態にあるときにあるいは運転の間に達成することができる。自己燃焼の開始のために、排ガスに含まれる熱に追加する外部加熱が時には必要となり得る。しかし、再生の間は、そのような追加の加熱はあまり必要ではない。自己燃焼そのものによって発生する熱が、再生を維持するために十分であるからである。

0005

ハイブリッド乗用車とハイブリッド大型トラック及びバスとの間の運転条件の一つの違いは、乗用車は多くの場合、特に加速の間に、快適で静かな運転スタイル優先されるように運転される一方で、大型トラックあるいはバスは、同様な条件の下で良好に機能するためにフルパワー負荷すべく設計されることである。

0006

車両の運転という用語は、車両が静止している状態からの発進、あるいは不連続な速度で一般的に前方へとある距離を進むように車両を推進することを意味する。

0007

運転しやすさを改善しつつ、この種の車両からの排ガスの放出を低減するための絶え間ない努力が存在している。

発明が解決しようとする課題

0008

本開示の目的は、従来技術の短所のうちの少なくとも一つを解決しあるいは改善すること、又は有益な代替案を提供することにある。本発明の更なる目的は、運転しやすさを更に改善しつつ、車両からの放出を低減することにある。この目的及び他の目的は、以下の説明から明らかとなる。

課題を解決するための手段

0009

本開示の第1の態様によると、車両の排ガス後処理装置のための加熱モードを提供する方法であって、その車両が内燃機関、電機、変速機、内燃機関を変速機及び駆動輪に接続するクラッチを備えている方法が開示される。
この方法は、
排ガス後処理装置の加熱モードが要求されていることを確認する段階、
車両の駆動が要求されていることを確認する段階、及び、
内燃機関からの排ガスが排ガス後処理装置を加熱するように、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分を内燃機関によって駆動輪に供給する段階、を含む。

0010

この方法を実施することにより意外にも見いだされたことは、排ガスあるいは排ガス後処理装置の過度追加加熱なしに、さもなければ可能ではなかった排ガス後処理装置の加熱モードを達成し得る範囲へと、排ガスの温度が高められることである。例えば排ガスの追加の加熱は、それでも必要でありあるいは必然的であり得るが、この追加の加熱は知られている方法に比較して少なくとも減少する。このことは、ほとんどフルパワーであるいはフルパワーで運転するやり方おかげで、特にハイブリッド大型トラックあるいはバスにとって、商用交通における車両にとってはなおさら、有利である。少なくとも要求駆動トルクの主要な部分を内燃機関によって駆動輪に供給するおかげで、この温度の上昇は、さもなければ可能ではないときに加熱モードをもたらすために重要でありかつ十分であり得る。排ガス微粒子フィルタの再生は、排ガス後処理装置の加熱モードの一つの実施形態である。他の加熱モードには、排ガス後処理装置に含まれる触媒の異なる実施形態の加熱を含めることができる。要求駆動トルクの主要な部分を内燃機関によって供給するために必要な燃費は、少なくとも、排ガス後処理装置に追加の加熱を供給するために必要なエネルギの減少によって補償される範囲である。それは、例えば排ガス後処理装置を低い容量で作動させるために、又は、いくつかの他のやり方で排ガス後処理装置の加熱モードを提供するために車両を停止さえするために、さもなければ必要となり得る。

0011

一実施形態によると、この方法は、排ガス後処理装置の排ガス微粒子フィルタを再生するためのものであり、かつ排ガス後処理装置について加熱モードが要求されていることを確認する段階は、排ガス微粒子フィルタの再生が要求されていることを確認するものであり、内燃機関からの排ガスは、その再生のために排ガス微粒子フィルタを加熱するようになっている。

0012

加熱モードは、例えばディーゼルパティキュレートフィルタといった排ガス微粒子フィルタを再生させる可能性をもたらすためには、極めて有利である。そのような排ガス微粒子フィルタを定期的にあるいは必要であると認められる場合に再生しないと、粒子状物質が排ガス微粒子フィルタを目詰まりさせ、最後には排ガス微粒子フィルタを再生するために車両の運転を止めなければならなくなる。

0013

一実施形態によると、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分を内燃機関によって駆動輪に供給する段階は、クラッチが閉じている間に実行される。

0014

クラッチの閉鎖は、一般的に、エンジンを動力伝達系に再び接続するときに実行される。このことは、多くの場合、静止状態からの発進、あるいは運転を続けるために駆動輪に再び動力を伝達するときに生じる。この段階の間、変速機の回転速度が駆動輪の回転速度に適合され、かつこのためにエネルギが必要となる。この実施形態の方法の実施により、加熱モードのための追加の温度上昇を達成することができる。

0015

一実施形態によると、要求駆動トルクが内燃機関から供給可能な駆動トルクより小さいときには、要求駆動トルクを内燃機関のみによって供給する。

0016

これによって、排ガスの温度上昇の効果はより顕著になる。全ての要求駆動トルクが内燃機関により供給されるので、熱い排ガスが生じ、それが翻って排ガス微粒子フィルタを加熱するからである。

0017

一実施形態によると、クラッチの分離の間に、内燃機関を制御してその最大のあるいはほぼ最大の駆動トルクを供給する。

0018

排ガス後処理装置、あるいは排ガス微粒子フィルタにおける温度上昇のより顕著な効果が達成される。内燃機関がピークパワーで、あるいはほぼピークパワーで作動するからである。

0019

一実施形態によると、要求駆動トルクが内燃機関から供給可能な駆動トルクより大きいときには、加えて、要求駆動トルク及び内燃機関により供給可能な駆動トルクに関して不足する駆動トルクを電機によって供給する。

0020

このやり方では、内燃機関がそのピークパワーに、言い換えるとその最大の供給可能な駆動トルクに達したときに、電機が駆動トルクを供給するだけである。

0021

一実施形態によると、車両の駆動が要求されていることを確認する段階は、車両から駆動トルクが要求されていることの確認を含む。

0022

一実施形態によると、車両から駆動トルクが要求されていることを確認する段階は、車両のアクセルペダルが押されていることの検出によって実行される。

0023

このことは、駆動トルクが車両から要求されていることを確認する所望の結果を達成する簡単な方法である。

0024

一実施形態によると、クラッチを分離する段階は変速機のギヤ比の適合を含む。

0025

一実施形態によると、変速機のギヤ比を適合させる段階は、ギヤ比をアップシフトする間に実行される。

0026

変速機のギヤ比をアップシフトする間、車両は、通常、加速している。加速の間、車両を駆動するために動力が要求され、そのような条件の間に、排ガス後処理装置あるいは排ガス微粒子フィルタの温度を熱い排ガスによって高める効果は、最も顕著となる。

0027

一実施形態によると、排ガス微粒子フィルタの再生が要求されていることを確認する段階は、排ガス微粒子フィルタの出口と入口との間の差圧の測定に基づいて確認される。

0028

このことは、排ガス微粒子フィルタの再生が要求されていることを確認する簡単な方法であり、かつ結果的に安価な方法である。

0029

一実施形態によると、クラッチの分離は、車両が静止状態から加速する段階の間に実行される。

0030

静止状態から車両を加速する段階の間、車両から駆動トルクを必要とする最も長い期間を達成することができ、これによって排ガス後処理装置のための加熱モード、あるいは排ガス微粒子フィルタの温度上昇の最も大きな可能性が間近なものになる。

0031

一実施形態によると、クラッチの分離は駆動の間に実行される。

0032

一実施形態によると、この方法は車両の変速機の制御装置によって実行される。

0033

この方法を実行すべく車両の変速機の制御装置を利用することにより、クラッチも制御する制御装置が利用され、異なる制御装置の間の競合あるいは衝突の必要なしに滑らかな制御が達成される。

0034

一実施形態によると、この方法は、排ガス微粒子フィルタの温度が予め定められた温度を越えるときに排ガス微粒子フィルタの再生を実行することを含む。

0035

これによって、排ガス微粒子の再生の最も可能な性能が達成される。

0036

一実施形態によると、この方法は、排ガス微粒子フィルタの再生が要求されていることを確認する条件を満たす再生モードにおいて実行されるように構成され、その再生モードは通常ハイブリッド駆動モードを除外するように構成され、その通常ハイブリッド駆動モードにおいては、要求駆動トルクのうちの少なくとも主要な部分が電機によって駆動輪に供給されるように構成される。

0037

本開示による種類のハイブリッド車両については、最大の可能性の範囲でハイブリッドモードを利用することが望ましい。このことは、そのような車両にとって通常の駆動モードである。そのような駆動モードは、電機によって車両を駆動することを含む。電機によって車両を駆動する間には、内燃機関によって排ガスが全く、あるいは少なくともほとんど発生しない。内燃機関は、多くの場合、このハイブリッドモードの間に停止させることさえできる。従って、この駆動モードの間、排ガス後処理装置あるいは排ガス微粒子フィルタの加熱は、全く無いか、あるいは少なくとも少しだけである。そのようなハイブリッド車両は、従って、ハイブリッドモードの間に、要求駆動トルクの主要な部分を電機によって供給すべく適合される。この方法を利用する期間の間に、このことは、駆動トルクの少なくとも主要な部分が内燃機関によって供給される状況に結果的に置き換えられる。その結果、排ガス微粒子フィルタの加熱が達成されることになる。

0038

本開示の第2の態様によると、そのプログラムがコンピュータ上で実行されるときにこの方法の段階を実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムが開示される。

0039

本開示の第3の態様によると、そのプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに、その方法の段階を実行するプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体が開示される。

0040

本開示の第4の態様によると、クラッチを制御するための制御装置が開示され、その制御装置はこの方法の段階を実行すべく構成される。

0041

この制御装置は、好ましくは変速機電子制御装置(ECU)である。

0042

本開示の第5の態様によると、内燃機関、電機、変速機、駆動輪、及び制御装置を備える車両が開示され、その制御装置はその車両においてこの方法を実行すべく適合される。

0043

車両には、排ガス後処理装置に加熱モードをもたらすために、あるいは排ガス微粒子フィルタを再生するために、排ガスを加熱する驚くほど良好な効果を達成すべく一定の駆動期間を利用する利点がもたらされる。このことは、本開示の第1の態様に関連してより詳しく上述されている。

0044

一実施形態によると、変速機は自動化タイプの変速機である。

0045

このタイプの車両は、主に、自動化タイプの変速機によって最も良好に制御されて、所望の効果を自動的に達成する。

0046

一実施形態によると、内燃機関はディーゼル燃料エンジンである。

0047

ディーゼル燃料内燃機関からの排ガスの組成により、多くの国の排出ガス規制を満たすために、排ガス後処理装置は排ガス微粒子フィルタを含む必要があり、あるいは少なくとも必要となる。例えば排ガス微粒子フィルタを再生するために、そのような装置を一定の温度に上昇させる必要により、この方法は特にここで有利である。

0048

一実施形態によると、内燃機関は相対的に低い最大トルクを供給すべく構成され、かつ電機は、要求駆動トルク及び適切な駆動性能を達成するために内燃機関によって供給可能な駆動トルクに関して不足する駆動トルクを供給すべく構成される。

0049

一実施形態によると、車両は、直列に配置される以下の構成要素:内燃機関、クラッチ、電機、及び変速機を含むパワートレインを備える。しかしながら、他の順序慎重であり得る。

0050

一実施形態によると、車両はバスから成る。

0051

純粋に非限定的な実施例として、商用交通の市内バスは通常は定期的に発進しかつ停止し、多くの場合、廃棄トラックもまたそうである。これらの停止と発進の間、本開示の方法を実行するための多くの機会がもたらされる。

図面の簡単な説明

0052

開示の非限定実施形態が、添付の図面を使って説明される。

0053

ハイブリッド車両の概略図である。
図1の車両の駆動トルク及びエンジン回転数の概略図である。
任意の種類の車両における典型的な運転状況の概略図である。
図1の車両におけるハイブリッド駆動モードの概略図である。
図1の車両における本開示の再生駆動モードの概略図である。
開示する方法のブロック線図である。

実施例

0054

ここで図1を参照し、本開示に関連する種類のハイブリッド車両10について説明する。本発明に関連するハイブリッド車両10は、一般的に商用目的、例えば大型トラックあるいはバスといったディーゼル燃料車両である。しかしながら、他のタイプの燃料で走行する他のタイプの車両もまた関連し得る。また、排ガス後処理装置の使用によって制限されるべき組成を含む排ガスを放出する傾向がある燃料で走行する車両も、より関連する。特に、間欠的に再生しなければならない排ガス微粒子フィルタを含むものである。従って、ディーゼルパティキュレートフィルタは、請求の範囲に記載した排ガス微粒子フィルタの一実施形態である。

0055

ここで留意されるべきことは、請求の範囲に記載の加熱モードが、排ガス微粒子フィルタの再生によって例示される実施形態に以下の説明の重点を置いていることである。しかしながら、開示する種類の加熱モードは、排ガス後処理装置に含まれる任意の部分あるいは部分の組合せを加熱すべく有利に用いることができる。

0056

このハイブリッド車両10は、駆動軸14及びクラッチ15を介して電機12に接続されてディーゼル燃料が供給される内燃機関(ICE)11と、ギヤボックス13の形態の変速機を備えている。駆動軸14は、更に、車両10の差動装置16及び駆動輪17に接続されている。内燃機関11と電機12の両方が駆動輪17に機械的に接続される。それに代えて、内燃機関11を第1組の駆動輪に接続し、電機12を第2組の駆動輪に接続することができる。車両は、前輪駆動タイプ、後輪駆動タイプ、あるいは多数の車輪を駆動するタイプとすることができる。ギヤボックス13は、完全に自動化されたギヤボックス、自動化された手動タイプとすることができる。他のタイプのギヤボックス13もまた関連し得る。一般的に、開示する方法を適切に作動させるためには、内燃機関11と駆動輪17との間を接続しなければならない。自動化手動変速機(AMT)のタイプのギヤボックスはコンピュータ制御され、従って開示する方法を完全に実施することができる。

0057

電機は、車両10を駆動するための駆動機械として、また後の使用のために、すなわち車両10を駆動するためにエネルギを蓄積する発電機として機能する。電機は、多くの場合にバッテリあるいはバッテリの組であるエネルギ貯蔵装置18に接続される。

0058

本開示について良好に作動する他のハイブリッドレイアウトは、内燃機関11が第1のシャフトを介して駆動輪17に接続され、かつ電機12が第2のシャフトを介して駆動輪17に接続されるものである。

0059

内燃機関11は、排ガス後処理装置(EATS)19に接続されている。EATS19は、少なくともディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を含むが、適切に機能すべく望ましい順序で配置された一つあるいは複数のNOxトラップ選択接触還元SCR)触媒及びディーゼル酸化触媒DOC)といった排ガス浄化装置を含むこともできる。本開示の加熱モードは、これらの装置のいずれか一つあるいは組み合わせに熱エネルギを供給すべく適合させることができる。

0060

クラッチ15は、内燃機関11を動力伝達系路及び駆動軸14に機械的に接続している。クラッチ14は、内燃機関11を接続しかつ分離すべく適合されていて、望ましいギヤ比を変速機13において選択できるように、かつ内燃機関11の回転速度を変速機13及び駆動軸14の速度に適合させることができるようになっている。クラッチ15は、全般的に、変速機の電子制御装置(ECU)ECUgear21によって制御される。

0061

内燃機関11は、全般的に、内燃機関の電子制御装置(ECU)ECUICE20によって制御される。

0062

図2に目を向けると、横座標30上の駆動トルクTと縦座標31上の内燃機関11の回転速度nとの概略的なアウトラインを示す線図が開示されている。点線33は、車両10を駆動するために利用できる全体トルクTtotを表している。このラインは、同一サイズの非ハイブリッド車両に設け得る仮想的なエンジンを表すと言うこともできる。しかしながら、燃料の要求と排ガスの放出を低減するために、内燃機関11は実線32で表されるトルク(TICE)を供給すべくそのサイズが小さくされており、全体的に利用できる駆動トルク33と内燃機関11によって供給可能な駆動トルクとの間の不足分は電機12、TEMによって供給される。内燃機関によって供給し得る最大トルク(TICEmax)は、以下において、内燃機関から供給できる駆動トルクと呼ぶ。

0063

電機12によって実際に供給可能なトルクTEMは、多くの場合、曲線33と32の差によって表されるものより大きい。しかしながら、供給可能なトルクは、大部分の車両においては、車両の運転者がその挙動を認識するように標準的な内燃機関を表す曲線33に限定される。そのような限定の更なる理由は、電機12に負担を掛けすぎないためである。

0064

内燃機関11と電機12との間の協働の全体的な機能は、車両10を駆動するために供給されるトルクが、車両の運転者10によって要求されるトルクに基づいたものになることである。供給されるトルクは、内燃機関11及び電機12のいずれか一方から、あるいはその両方から生じさせることができる。例えば駆動状態、駆動モード及び環境条件といった条件は、2つの機械の間での駆動トルクの供給の関係を決定する。

0065

一般的にかつ上記に基づくと、駆動軸14と駆動輪17に供給されるトルクTtotは、以下の方程式によって説明することができる:

0066

図3には、仮想的な駆動状態を示す概略図が曲線42で表されている。横軸40には時刻tが表されており、かつ縦軸41には車両10の内燃機関11nICEの回転速度nと電機のnEMとが表されている。最初は、車両10が静止しており、かつ発進する。加速に伴って速度が増加し、ある時刻t1において変速機13は初めて変速する。加速の間、このギヤ比の変化は低い数のギヤから高い数のギヤとなる。これらの変速の間に、連続する数のギヤ比の間で変速することは必須では無く、あるギヤ比をスキップすることが有利であり得る。ギヤ比の変更は、運転者によって要求される運転に適した安定状態のギヤ比が見つかるまで複数回生じる。他の運転サイクルの間、ギヤ比は、車両10が常に効率的な方法で駆動されるように低くされ及び/又は再び高めることもできる。この安定状態のギヤ比で運転する間、車両は、公知のやり方で一定限度内において速度を変えることができる。

0067

例えば時刻t1においてギヤ比を変更する間、クラッチ15は内燃機関11を駆動軸14から分離して、変速機13がその制御装置ECUgear21によって次の適切なギヤ比にギヤ比を適合させることができるようにし、かつ一般的には同時に、変速機13の回転速度nをクラッチ15の滑りによって駆動軸14の回転速度に適合させる。車両の加速及び変速機13の対応するアップシフトの間、このことは、変速機13及び内燃機関11の回転速度nが低下することを意味する。

0068

図4aに目を向けると、上述した種類の車両10における通常ハイブリッド駆動モードが概略的に開示されている。ここでは、車両10からの要求駆動トルクが最初に電機12によって供給されることが判る。電機12が供給するように構成されているものより大きい駆動トルクが必要とされる場合にのみ、内燃機関11は駆動トルクの供給が求められる。この駆動モードにおいて、車両10を駆動するために必要な駆動トルクの主要な部分は電機12によって供給される。内燃機関11から駆動トルクを供給する、記載したもの以外の他の理由があり得るが、このことは従来技術において周知であり、あるいは各車両製造業者によって制御されているトレードシークレットであって、それ自体は本開示の一部ではない。図4aは、可能性がある状態のうちの一つを表示しているだけである。

0069

「主要な部分」という用語は、車両10に供給されるトルク、Ttotの50%より多くが電機12、TEMによって供給されることを意味する。

0070

言い換えると、通常のハイブリッド駆動モードの間に駆動軸14に供給されるトルクは、結果的に以下の方程式により数学的に記載することができる:

0071

意外にも見出されたことは、クラッチ15が変速機を少なくとも部分的に分離するとき、特にクラッチ15が既に開放されていて内燃機関11と駆動軸14との間の機械的な接続を再び閉じるときに、車両10に対するトルクTtotの供給が変化して、要求駆動トルクの主要な部分が電機12に代わり内燃機関11によって駆動輪に供給されると、それとは逆の状態に比較して排ガスの温度の顕著な違いがある範囲で、内燃機関11からの排ガスがEATS19及びDPFに熱エネルギを供給されることである。この温度上昇は、内燃機関11からの排ガスが排ガス微粒子フィルタ19を加熱する範囲の温度上昇に帰着し、追加の外部加熱無しに再生を達成することができる。

0072

変速機電子制御装置(ECU)ECUgear21は加熱モードをもたらす役割を果たし、かつ排ガス微粒子フィルタ19の再生の全体的な制御のための制御信号をECUICE20に供給する。

0073

要求駆動トルクが内燃機関11によって供給可能な駆動トルクを上回るときに、電機12は変速機電子制御装置(ECU)ECUgear21によって係合され、不足している駆動トルクを車両10に供給する。

0074

「主要な部分」という用語は、ここでは、車両10に供給されるトルク、Ttot、のうちの50%より多い比率が内燃機関11、TICEによって供給されることを意味する。この状況は、図4bに概略的に開示されている。図4bは、車両10のための再生駆動モードと命名することができる。

0075

言い換えると、再生駆動モードの間に駆動軸14に供給されるトルクは、結果的に以下の方程式により数学的に記載することができる:

0076

本開示の方法が図5に開示されている。この方法は、図1に関して開示した種類の車両10によって全般的に実行される。この方法は、好ましくは車両10の変速機電子制御装置(ECU)ECUgear21によって実施することができる。この方法は、変速機電子制御装置(ECU)、ECUgear21が、排ガス微粒子フィルタ19の再生が要求されていることを確認したときに開始される101。そして変速機電子制御装置(ECU)、ECUgear21は、車両10の駆動が要求されていることを確認102し、かつクラッチが少なくとも部分的に変速機を切り離している103期間の間に、この方法は要求駆動トルクのうち少なくとも主要な部分を内燃機関によって駆動輪に供給104し、内燃機関11からの排ガスは排ガス微粒子フィルタ19をその再生のために加熱する。この方法は、結果的に、特に排ガス微粒子フィルタ19の温度が予め定められた温度を越える場合に、排ガス微粒子フィルタ19の再生を実行する段階105に進む。予め定められた温度は、好ましくは、適切な再生のために排ガス微粒子フィルタ19のライトオフ温度とすることができる。

0077

排ガス微粒子フィルタの再生が要求されていることを確認する段階101は、排ガス微粒子フィルタ19の出口と入口との間の差圧を測定することに基づいて確認される。

0078

この方法は、好ましくは、車両10が静止状態から加速する段階の間、あるいは駆動の間に実行される。排ガス温度を加熱する効果が、これらの状態の間に最も顕著であるからである。しかしながら、この方法は、クラッチが変速機13を少なくとも部分的に切り離しているときの任意の時間の間にも、排ガスのための加熱モードをもたらす。クラッチ15が変速機13を少なくとも部分的に切り離していることを確認する一つのやり方は、2つのクラッチディスクの回転速度を測定することである。各側の回転速度が他側に等しいとき、クラッチ15は接続されている。分離とその後の再度の合体の間、二つのディスクは互いにスリップし、それらの間の力が減少しかつ増加する。クラッチ15が変速機13を少なくとも部分的に切り離していることを確認する他の可能な方法は、回転しかつスリップしている二つのクラッチディスクの間の力を測定することである。車両10の駆動が要求されていることを確認する段階102は、駆動トルクが車両10から要求されていることを確認することを含む。駆動トルクは、通常は車両10の運転者によって要求される。このことは、車両10のアクセルペダルが運転者によって踏まれていることを検出することにより達成することができる。

0079

ドライバが車両10から要求する駆動トルクが内燃機関11から供給可能な駆動トルク未満であるときは、図5の段階104の状況に対応して、要求駆動トルクを内燃機関11によって供給するだけであることが望ましい。このことは、排ガス温度を高める改善された効果を獲得することになる。この段階104の間、この方法は、改善されたかつ効率的な排ガス加熱をもたらすために、内燃機関11がその最大あるいはほぼ最大の駆動トルクを供給するように制御する。他方、運転者によって要求される要求駆動トルクが、内燃機関11から供給可能な駆動トルクより大きい場合、一般的に、電機12によって駆動トルクを供給する必要がある。電機2は、これらの条件の下では、要求駆動トルク及び内燃機関11によって供給可能な駆動トルクに関して不足分の駆動トルクを供給する。不十分な駆動トルクは、結果的に以下の方程式に対応する:

0080

要求駆動トルクの少なくとも主要な部分を内燃機関104によって駆動輪17に供給する段階は、クラッチ15を閉じる間に実行される。クラッチ15を閉じることは、クラッチ15が変速機13を少なくとも部分的に切り離している間の時間の特定の部分である103。クラッチ15の切り離し103は、変速機13のギヤ比の適合、特にギヤ比のアップシフトを含む。

0081

上に開示した再生駆動モードに対応する、変速機電子制御装置(ECU)、ECUgear21に対する修正が行われた実際の車両10の試験が実施された。一定のテストサイクルを駆動する5リットルディーゼル機関を有する市内バスについて、エンジンから出る排ガスの約9℃の温度上昇が達成できることが観測された。そのテストサイクルは、40分間及び15kmの距離で実行された。テストバスの平均速度は22km/hであり、最高速度は50km/hであり、かつ静止状態は全体のテストサイクルの26%であった。このことは、ディーゼルパティキュレートフィルタ19の再生を開始するために通常必要である約250℃の観点から見なければならない。

0082

一実施形態によると、要求駆動トルクが低いレベルにおいても、電機12によって一部の駆動トルクを供給することは可能である。それにもかかわらず必要条件は、車両10に対して供給されるトルクTtotの主要な部分、すなわち50%より多くが内燃機関11によって供給されることである。

0083

図4bに開示されるものとは対照的に、再生駆動モードにおいては、電機12によって駆動トルクを全く供給せず、要求駆動トルクの全部を内燃機関11によって供給することも可能である。これは、要求駆動トルクが内燃機関11から供給可能な駆動トルクより小さいとき、及び要求駆動トルクが内燃機関11から供給可能な駆動トルクより大きいときの両方の場合に当たる。従って電機12は、車両10に対する駆動トルクの供給から完全に遮断される。

0084

電機12が負の駆動トルクを供給するように作動させることも可能である。その結果は、内燃機関11の負荷を高めて、排ガス後処理装置19及び排ガス微粒子フィルタ19について、加熱モードにおいて更により高い温度上昇を達成することになる。

0085

言い換えると、再生駆動モードの間及び以前のパラグラフに開示した条件の間に駆動軸14に供給されるトルクは、結果的に以下の方程式により数学的に記載することができる:

0086

図5に関して開示した方法は、そのプログラムがコンピュータ上で実行されるときにこの方法の段階を実行するプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムとして提供することができる。このコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体上に提供することができる。

0087

変速機電子制御装置(ECU)、ECUgear21は、請求の範囲に従ってクラッチを制御する制御装置の一実施形態である。変速機電子制御装置(ECU)、ECUgear21は、上述した方法の段階を実行すべく構成される。

0088

ここで留意されるべきことは、クラッチ15が開放されているときに車両11を駆動できることである。それから、電機12は独力で車両11を駆動することができる。

0089

添付の請求の範囲の範囲内において、更なる修正を実行することが可能である。このように、本開示は、本明細書に記載されている実施形態及び図によって限定されるものとみなされるべきではない。むしろ、本開示の完全な範囲は、明細書及び図面を参照しつつ、添付の請求の範囲によって決定されなければならない。

0090

10 車両
11内燃機関
12電機
13変速機
14駆動軸
15クラッチ
16差動装置
17駆動輪
18エネルギ貯蔵装置
19排ガス後処理装置
30横座標
31縦座標
32実線
33点線
40横軸
41 縦軸

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