JP2008074252A - ハイブリッド電気自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の使用期間にわたって排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能なハイブリッド電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン２により駆動されてバッテリ８を充電する発電機４と、バッテリ８から供給される電力を受けて車両の駆動輪１８を駆動するモータ１０とを備え、バッテリ８の充電時におけるエンジン２の動作点である発電ポイントとして、エンジン２の所定の排出ガス特性が最善となる動作点よりも悪化する側に基本発電ポイントを設定し、発電機４の出力によってバッテリ８を充電する際には、バッテリ８の劣化度合いに応じて、基本発電ポイントから排出ガス特性が改善する方向に移行した発電ポイントでエンジン２を運転する。
【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド電気自動車の制御装置に関し、特にエンジンを発電専用とし、発電機で発電した電力をバッテリに蓄えると共に、バッテリから供給される電力で作動するモータにより駆動輪を駆動するようにしたシリーズ式ハイブリッド電気自動車の制御装置に関する。

従来より、エンジンを専ら発電機の駆動に用いて発電機の発電電力をバッテリに蓄え、バッテリの電力をモータに供給してモータの駆動力により車両の駆動輪を駆動するようにした、いわゆるシリーズ式ハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなシリーズ式ハイブリッド電気自動車では、バッテリの充電率が低下した場合にエンジンを運転して発電機を駆動し、発電機の発電電力をバッテリに充電して充電率が過度に低下しないようにしている。

このときのエンジンの動作点である発電ポイントは、例えばエンジン回転数と出力トルクとによって規定され、同じ発電電力であっても様々なエンジン回転数と出力トルクとの組合せが考えられることから、エンジンが有する様々な特性のいずれかを優先した発電ポイントでエンジンの運転制御を行うことが考えられる。
特許文献１には、このような発電ポイントとしてエンジンの燃費を最善にする基本発電ポイントを定め、エンジンの排気を浄化するための触媒の温度に応じて発電ポイントを基本発電ポイントから移行するようにしたシリーズ式ハイブリッド電気自動車が提案されている。

また、エンジンの燃費を優先する代わりにエンジンの排出ガス特性を優先し、エンジンの排出ガス特性が最善となるように発電ポイントを設定することが考えられる。
特開平１１−８２０９３号公報

しかしながら、一般的にバッテリには経年劣化が発生し、劣化の進行と共に内部抵抗が増大する傾向にある。そして、バッテリの内部抵抗の増大と共にバッテリ内部でのエネルギロスが増大し、バッテリの充電に要する時間が延長されていく。従って、バッテリを充電するためのエンジンの運転時間が延長され、その分だけエンジンの排出ガスの量が増大してしまうことになる。

車両の排出ガス性能は排出ガスに含まれる大気汚染成分の量によって評価されるが、エンジンの排出ガスの量が増大することによって車両の初期の排出ガス性能を維持することができず、新車のときの排出ガス性能と経年後の排出ガス性能とが相違してしまうという問題が生じる。
通常、車両は新車の状態で各種性能の評価を受けるが、このように新車のときと経年後とで車両の排出ガス性能が異なってしまうと、車両を適正に評価することができなくなるという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の使用期間にわたって排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能なハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、エンジンと、上記エンジンにより駆動される発電機と、上記発電機の出力により充電されるバッテリと、上記バッテリから供給される電力を受けて作動し、車両の駆動輪を駆動するモータと、上記バッテリの劣化度合いを検出する劣化度合い検出手段と、上記バッテリの充電時における上記エンジンの動作点である発電ポイントとして、上記エンジンの所定の排出ガス特性が最善となる動作点よりも悪化する側に基本発電ポイントを設定し、上記発電機の出力によって上記バッテリを充電する際には、上記劣化度合い検出手段が検出した上記バッテリの劣化度合いに応じて、上記基本発電ポイントから上記排出ガス特性が改善する方向に移行した発電ポイントで上記エンジンを運転する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリからモータに電力が供給されることにより、モータが駆動輪を駆動して車両の走行が行われると共に、エンジンが駆動する発電機の発電電力がバッテリに充電される。
そして、新品のバッテリを車両に搭載してから間もない時期ではバッテリが劣化していないことから、発電機によりバッテリを充電する際のエンジンの動作点である発電ポイントは、エンジンの所定の排出ガス特性が最善となる動作点よりも悪化する側に設定された基本発電ポイントとなる。また、バッテリの使用期間の経過と共にバッテリが劣化していくと、バッテリの劣化度合いに応じて発電ポイントが基本発電ポイントから排出ガス特性の改善する方向に移行していく。

また上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記エンジンの出力をほぼ一定に維持しながら上記発電ポイントの移行を行うことを特徴とする（請求項２）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリの劣化度合いに応じて発電ポイントを基本発電ポイントから移行する際には、エンジンの出力がほぼ一定に維持される。

更に上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記劣化度合い検出手段は、上記バッテリの内部抵抗を上記劣化度合いとして検出することを特徴とする（請求項３）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリの内部抵抗を劣化度合いとして検出し、バッテリの内部抵抗の増大に応じて基本発電ポイントから排出ガス特性の改善する方向に発電ポイントが移行していく。

また上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、予め定めた上記バッテリの使用期間における上記バッテリの内部抵抗の増大分に基づいて、上記エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも悪化する側に上記基本発電ポイントを設定することを特徴とする（請求項４）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、予め定めたバッテリの使用期間におけるバッテリの内部抵抗の増大分に基づいて、エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも悪化する側に基本発電ポイントが設定される。

更に上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記発電ポイントは、上記エンジンの回転数と出力トルクとによって規定されるものであり、上記制御手段は、上記エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも高出力トルクで且つ低エンジン回転数となる側に上記基本発電ポイントを設定することを特徴とする（請求項５）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、基本発電ポイントは、エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも高出力トルクで且つ低エンジン回転数となる側に設定される。

本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、新品のバッテリを車両に搭載してから間もない時期では、発電機によりバッテリを充電する際に、排出ガス特性が最善となる動作点よりも悪化する側に設定された基本発電ポイントでエンジンが運転される。そして、バッテリの劣化と共に、バッテリの劣化度合いに応じて発電ポイントが基本発電ポイントから排出ガス特性の改善する方向に移行していくので、バッテリの劣化によって充電に要する時間が延長しても、エンジンの排出ガス特性が改善されることによって車両の排出ガス性能は新車のときから使用期間にわたってほぼ一定の状態に維持することが可能となる。従って、車両が新車のときであっても車両の排出ガス性能を適正に評価することが可能となる。

また、請求項２のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリの劣化度合いに応じて発電ポイントを基本発電ポイントから移行する際には、エンジンの出力がほぼ一定に維持されるようにしたので、エンジンの出力変化によりバッテリの充電に要する時間が変動するようなことがなくなる。この結果、バッテリの劣化度合いに応じた発電ポイントの移行によって、より一層精度良く車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となる。

更に、請求項３のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリの充電時間に直接的に関係するバッテリの内部抵抗を劣化度合いとして検出し、バッテリの内部抵抗の増大に応じて基本発電ポイントから排出ガス特性の改善する方向に発電ポイントを移行するようにしたので、より一層精度良く車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となる。

また、請求項４のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、予め定めたバッテリの使用期間におけるバッテリの内部抵抗の増大分に基づいて、エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも悪化する側に基本発電ポイントが設定されるようにしたので、バッテリの使用期間にわたって発電ポイントを適切に移行させ、車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となる。

更に、請求項５のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも高出力トルクで且つ低エンジン回転数となる側に基本発電ポイントが設定されるが、一般的に同じエンジン出力では高出力トルクで低エンジン回転数の側であるほどエンジンの燃費が良好となるため、車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持しながらエンジンの燃費を改善することが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載されたシリーズ式ハイブリッド電気自動車１の要部構成図である。
ディーゼルエンジンであるエンジン２の出力軸は発電機４の回転軸に連結され、エンジン２によって駆動される発電機４の発電電力は、インバータ６を介してバッテリ８に蓄えられるようになっている。

インバータ６は、発電機４から供給される電力によりバッテリ８が適正に充電されるよう、発電機４とバッテリ８との間に流れる電流を調整する。
また、発電機４はエンジン２が停止しているときにバッテリ８からインバータ６を介して電力が供給されることによりモータとして作動し、エンジン２をクランキングする機能も有している。

一方、このハイブリッド電気自動車１には走行用のモータ１０が搭載されており、モータ１０の出力軸は、減速装置１２、差動装置１４及び１対の駆動軸１６を介して左右の駆動輪１８に連結されている。
モータ１０にはインバータ６を介してバッテリ８の電力が供給され、インバータ６によりモータ１０に供給される電力を調整することによって、モータ１０から駆動輪１８に伝達される駆動力を調整することができるようになっている。

また、車両制動時には、モータ１０が発電機として作動し、駆動輪１８の回転による運動エネルギがモータ１０に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動トルクを発生する。そして、この交流電力はインバータ６によって直流電力に変換された後、バッテリ８に充電され、駆動輪１８の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。

ＨＥＶ−ＥＣＵ（制御手段）２０は、エンジン２、発電機４、インバータ６及びモータ１０や車両の運転状態、ならびにエンジンＥＣＵ２２及びバッテリＥＣＵ２４からの情報などに応じ、エンジン２、発電機４、インバータ６及びモータ１０が適正に作動するよう統合制御を行う。
即ち、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０にはアクセルペダル２６の操作量を検出するアクセル開度センサ２８が接続されており、アクセル開度センサ２８が検出したアクセルペダル２６の操作量に応じてインバータ６を制御することにより、運転者の要求に応じてモータ１０から駆動輪１８に伝達される駆動力を調整する。

また車両制動時には、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はインバータ６を制御することにより、発電機として作動するモータ１０からバッテリ８に供給される電力を調整して、モータ１０が発生する回生制動力の制御を行う。
更に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ８を充電する必要が生じたときに、エンジン２が所定の動作点で運転するようエンジンＥＣＵ２２に指令を送ってエンジン２により発電機４を駆動させ、発電機４から所定の発電電力を発生させることによってバッテリ８が適正に充電されるようインバータ６を制御する。

エンジンＥＣＵ２２は、エンジン２の運転制御全般を行うために設けられており、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令に基づき、発電機４の駆動のためのエンジン２の始動・停止制御や、発電機４からバッテリ８の充電に必要な発電電力を得るためのエンジン２の運転制御などを行って、エンジン２の燃料の噴射量や噴射時期などを調整すると共に、エンジン２から得た各種情報をＨＥＶ−ＥＣＵ２０に送っている。

また、バッテリＥＣＵ（劣化度合い検出手段）２４は、バッテリ８の温度や、バッテリ８の電圧、インバータ６とバッテリ８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８の充電率を求めると共に、バッテリ８の劣化度合いを示すものとしてバッテリ８の内部抵抗を求める。そして、求めた充電率や内部抵抗を上記検出結果と共にＨＥＶ−ＥＣＵ２０に送っている。

なお、バッテリ８の内部抵抗は、バッテリ８の電圧及びインバータ６とバッテリ８との間に流れる電流の履歴から演算されるものであり、算出方法自体は公知のものである。
このように構成されたシリーズ式ハイブリッド電気自動車１において運転者がアクセルペダルを踏み込むと、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はアクセル開度センサ２８が検出したアクセルペダル２６の操作量と、図示しない走行速度センサが検出した車両走行速度とに基づき、駆動輪１８に伝達すべき駆動トルクを求め、モータ１０がこの駆動トルクを発生するようにインバータ６を制御する。

これによりバッテリ２４の電力がインバータ６を介してモータ１０に供給され、モータ１０が発生する駆動トルクが減速機１２、差動装置１４及び駆動軸１６を介して左右の駆動輪１８に伝達されて車両が走行する。
モータ１０への電力供給によってバッテリ８の充電率が所定下限充電率に低下したことがバッテリＥＣＵ２４によって検出されると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はバッテリＥＣＵ２４からの情報を受けてバッテリ８の充電が必要と判断し、発電機４をモータとして作動させるようインバータ６を制御すると共に、エンジン２を始動するべく燃料の供給を開始するようにエンジンＥＣＵ２２に指令を送る。

こうして発電機４がモータとして作動することによりエンジン２をクランキングすると共に、エンジンＥＣＵ２２がＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受けてエンジン２への燃料供給を開始することにより、エンジン２が始動する。
エンジン２の始動が完了すると、エンジンＥＣＵ２２はエンジン２の始動が完了した旨の情報をＨＥＶ−ＥＣＵ２０に送り、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はこの情報を受けて発電機４が発電機として作動するようインバータ６に制御信号を送出する。更に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は発電機４の発電電力が所定電力となるようインバータ６を制御すると共に、エンジンＥＣＵ２２に上記所定電力で発電を行う発電機４を駆動する際のエンジン２の動作点である発電ポイントを指示する。

エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指示を受け、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０から指示された発電ポイントでエンジン２が運転するようエンジン２を制御する。
ここで、発電ポイントは上記所定電力に対応したエンジン２の回転数と出力トルクとによって定められるものであり、車両が新車であってバッテリ８に劣化が生じていないときには基本発電ポイントでエンジン２の運転が行われるようになっている。

本実施形態では、エンジン２のＮＯｘ排出量をエンジン２の排出ガス特性としており、この基本発電ポイントは、所定電力を得ることができるエンジン回転数と出力トルクとの関係において、ＮＯｘ排出量が最少となる動作点よりも増大する動作点、即ち排出ガス特性が最善となる動作点よりも悪化する動作点となっている。
図２はエンジン回転数とエンジン２の出力トルクとをパラメータとしたときの単位時間あたりの等ＮＯｘ排出量線を実曲線により示すものであって、図中の矢印Ｄ１で示す方向に移行するほど、即ち内側に移行するほどＮＯｘ排出量が減少するようになっている。

図２において、一点鎖線で示す曲線は所定の発電電力が得られる等出力線Ｌであって、本実施形態において基本発電ポイントは等出力線Ｌ上の動作点ａに設定されている。図２に示されるように動作点ａは、等出力線Ｌ上でＮＯｘ排出量が最少となる動作点ｂよりもＮＯｘ排出量が増大する側、即ち排出ガス特性が悪化する側となっている。
車両が新車であって、バッテリ８が新品であるときには、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０から指示された基本発電ポイントである動作点ａに対応したエンジン回転数及び出力トルクとなるようにエンジン２を制御する。

一方、充放電が繰り返されて経年変化によりバッテリ８に劣化が生じ、劣化度合いが次第に増大してくると、バッテリＥＣＵ２４が求めるバッテリ８の内部抵抗もこれに合わせて次第に増大してくる。
ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はバッテリＥＣＵ２４が求めたバッテリ８の内部抵抗の情報を受け取り、劣化が生じていない新品のときのバッテリ８の内部抵抗からの増大分に応じて、発電機４による発電を行う際にエンジンＥＣＵ２２に指示する発電ポイントを、基本発電ポイントである動作点ａからエンジン２の排出ガス特性が改善する方向、即ち図２に示す矢印Ｄ２の方向に移行する。

エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０から指示された発電ポイントに対応したエンジン回転数及び出力トルクとなるようにエンジン２を制御し、エンジン２からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量は基本発電ポイントで運転した場合に比べて減少する。
ここで、バッテリ８の内部抵抗増大に応じて発電ポイントを移行する際には、バッテリ８の内部抵抗増大による充電時間の延長で生じるＮＯｘ排出量の増加分が相殺されるような単位時間あたりのＮＯｘ排出量の低減を実現する移動量で発電ポイントが設定されるようになっている。

従って、バッテリ８が劣化して内部抵抗が増大したことにより、バッテリ８の充電に要する時間が増大するものの、エンジン２からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量が減少するため、バッテリ８の充電開始から完了までのトータルのＮＯｘ排出量はバッテリ８が新品で劣化が生じていない新車のときのＮＯｘ排出量とほぼ同一とすることができる。
このように、バッテリ８の劣化によって充電に要する時間が延長しても、車両の排出ガス性能は新車のときからほぼ一定の状態に維持することができるので、車両が新車のときであっても車両の排出ガス性能を適正に評価することが可能となる。

また、基本発電ポイントは以下のようにして設定するのが好ましい。
即ち、バッテリ８はある程度劣化した段階で新品に交換されるが、交換直前の内部抵抗となったときの発電ポイントを、図２の等出力線Ｌ上で最もＮＯｘ排出量が最少となる動作点ｂとする。
一方、交換までの期間はバッテリ８の仕様などによって定まるものであり、この期間内におけるバッテリ８の内部抵抗の増大分を予め実験等によって把握しておく。バッテリ８の内部抵抗の増大分が求まれば、交換直前の状態にあるバッテリ８の充電に要する時間を求めることができるので、そのようなバッテリ８の充電開始から完了までのＮＯｘの総排出量は、図２の動作点ｂにおける単位時間あたりのＮＯｘ排出量とバッテリ８の充電に要する時間から求めることができる。

こうして求められた交換直前のバッテリ８を充電する際のＮＯｘの総排出量を、新品のバッテリ８に要する充電時間で除した単位時間あたりのＮＯｘ排出量が実現される点を基本発電ポイントとする。
このようにして基本発電ポイントを設定することにより、バッテリ８の全使用期間にわたりバッテリ８の内部抵抗の変化に応じて発電ポイントを適切に移行させ、ＮＯｘ排出量によって定まる車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となる。

また、本実施形態では、バッテリ８の劣化により内部抵抗が変化したときに等出力線の等出力線Ｌ上で発電ポイントを移行させ、同一の発電電力、即ち同一のエンジン出力を維持するようにしている。このようにすることにより、エンジン２の出力変化によってバッテリ８の充電に要する時間が変動するようなことがなくなるので、バッテリ８の内部抵抗の増大に応じて発電ポイントを移行することで、より一層精度良く車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となる。

こうしてＨＥＶ−ＥＣＵ２０が指定した発電ポイントでエンジン２の運転が行われて発電機４が駆動されることにより発電機４の発電電力がバッテリ８に充電されると、バッテリ８の充電率が徐々に上昇していく。
そして、バッテリ８の充電率が所定上限充電率まで上昇したことがバッテリＥＣＵ２４によって検出されると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はバッテリＥＣＵ２４からの情報を受けてバッテリ８の充電が完了したと判断し、エンジン２を停止するべく燃料の供給を中止するようにエンジンＥＣＵ２２に指令を送ると共に、発電機４による発電を停止するようインバータ６を制御する。

エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受けてエンジン２への燃料供給を遮断することにより、エンジン２が停止する。
以上のように、エンジン２が駆動する発電機４によりバッテリ８の充電を行う際には、バッテリ８の内部抵抗の増大と共に発電ポイントが基本発電ポイントから排出ガス特性の改善する方向に移行していくので、バッテリ８の劣化によって充電に要する時間が延長しても、エンジン２の排出ガス特性が改善されることによって車両の排出ガス性能は新車のときから使用期間にわたってほぼ一定の状態に維持することが可能となる。従って、車両が新車のときであっても車両の排出ガス性能を適正に評価することが可能となる。

なお、本実施形態では、上述のようにバッテリＥＣＵ２４が求めたバッテリ８の内部抵抗をバッテリ８の劣化度合いとして用いている。バッテリ８の内部抵抗はバッテリ８の充電に要する時間に直接的に関係するものであることから、バッテリ８の内部抵抗の増大に応じて発電ポイントを移行することにより、精度良く車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となる。

また、バッテリ８が何らかの理由により新品に交換された場合には、バッテリＥＣＵ２４によって求められるバッテリ８の内部抵抗が劣化の生じていないときの値に戻るので、発電機４によりバッテリ８の充電を行う際にエンジン２は再び基本発電ポイントで運転されることになる。
エンジン２が基本発電ポイントで運転されることにより、単位時間あたりのＮＯｘ排出量は増加するものの、バッテリ８が新品であることから充電時間はバッテリ８の交換前より短縮するので、車両の排出ガス性能としては新車のときと同じ状態となる。

従って、バッテリ８を交換するようなことがあっても、車両の排出ガス性能は新車のときからほぼ一定の状態に維持することができる。
また、本実施形態では基本発電ポイントとして図２の動作点ａを用いるようにしたが、等出力線Ｌ上において動作点ｂに対して動作点ａと反対側となる動作点ｃでも単位時間あたりのＮＯｘ排出量は同じであって、この動作点ｃを基本発電ポイントとし、バッテリ８の内部抵抗の増大に応じて発電ポイントを動作点ｂの方向に移行するようにしてもよい。

但し、この場合には動作点ａを基本発電ポイントとした場合に比して低出力トルクで且つ高エンジン回転数側となるため、動作点ａを基本発電ポイントとした場合よりもエンジン２の燃費が悪化することになる。
即ち、等出力線Ｌ上において単位時間あたりのＮＯｘ排出量を最少とする動作点ｂに対し、高出力トルクで且つ低エンジン回転数となる側に基本発電ポイントを設定することによって、エンジン２の燃費を改善することができることになる。

また、発電ポイントは動作点ｂに向けて移行していくことになるので、実質的に動作点ｂにおける単位時間あたりのＮＯｘ排出量によって、ほぼ一定に維持される車両の排出ガス性能が決まることになる。そこで、図２のＮＯｘ排出量の特性において単位時間あたりのＮＯｘ排出量が最も少なくなる動作点を通るような等出力線に対応した発電電力でバッテリ８の充電を行うようにして、この等出力線上に基本発電ポイントを設定すれば、車両の排出ガス性能を極力良好な状態でほぼ一定に維持することが可能となる。

以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、バッテリ８の劣化により内部抵抗が変化しても同一の発電電力、即ち同一のエンジン出力を維持しながら発電ポイントを移行するようにしている。このようにした場合には、前述したようにエンジン２の出力変化によってバッテリ８の充電に要する時間が変動するようなことがなくなるので、精度良く車両の排出ガス性能をほぼ一定に維持することが可能となるという利点はあるものの、これに代えてエンジン２の出力を変動させながら発電ポイントを移行させるようにしてもよい。

このようにした上記実施形態の変形例を図３に基づき説明する。
図３は、図２と同様にエンジン回転数とエンジンの出力トルクとをパラメータとしたときの単位時間あたりの等ＮＯｘ排出量線を実曲線により示すものである。
図３において、基本発電ポイントは一点鎖線で示す等出力線Ｌ１上の動作点ｄに設定されており、動作点ｄにおけるエンジン回転数はＮ１、エンジン２の出力トルクはＴｑとなっている。一方、動作点ｄと同じ出力トルクＴｑにおいてエンジン２の排出ガス特性が最善となる動作点ｅではエンジン回転数がＮ２となり、等出力線Ｌ１よりも高出力となる等出力線Ｌ２上にある。従って、基本発電ポイントは出力トルクＴｑにおいてエンジン２の排出ガス特性が最善となる動作点ｅから悪化する側となっている。

そして、車両が新車であってバッテリ８が新品であるときには、発電機４によりバッテリ８を充電する際に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０が基本発電ポイントをエンジンＥＣＵ２２に指示し、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０から指示された基本発電ポイントである動作点ｄに対応したエンジン回転数Ｎ１及び出力トルクＴｑとなるようにエンジン２を制御する。

一方、充放電が繰り返されて経年変化によりバッテリ８の内部抵抗が増大してくると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は劣化が生じていない新品のときのバッテリ８の内部抵抗からの増大分に応じ、エンジン回転数を動作点ｄのエンジン回転数Ｎ１から増大させることにより、発電ポイントを動作点ｄから動作点ｅの方向、即ちエンジン２の排出ガス特性が改善する方向に移行させてエンジンＥＣＵ２２に指示する。このとき指示する発電ポイントは、エンジン２の出力トルクをＴｑに維持すると共にエンジン回転数をＮ１から増大させるものであるため、エンジン２の出力は基本発電ポイントの場合よりも増大することになる。

エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０から指示された発電ポイントに対応したエンジン回転数及び出力トルクとなるようにエンジン２を制御し、エンジン２からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量は基本発電ポイントで運転した場合に比べて減少する。
従って、バッテリ８の劣化により内部抵抗が増大して、バッテリ８の充電に要する時間が増大しても、エンジン２からの単位時間あたりのＮＯｘ排出量が減少するため、バッテリ８の充電開始から完了までのトータルのＮＯｘ排出量はバッテリ８が新品で劣化が生じていない新車のときのＮＯｘ排出量とほぼ同一とすることができる。

ここで、発電ポイントを移行する際の移動量は、上記実施形態の場合と同様にして設定されるが、この変形例では発電ポイントの移行によって上述のようにエンジン２の出力が増大し、その分だけバッテリ８の充電に要する時間が短縮するため、上記実施形態に比べ車両の排出ガス特性をほぼ一定に維持する際の精度は幾分低下する。
なお、充電時間の短縮に伴う精度の低下を防ぐには、例えばバッテリ８の内部抵抗の増大に応じた発電ポイントの移動量を、エンジン２の出力増大分で減少方向に補正するようにすればよい。

なお、上記変形例では、エンジン２の出力トルクを一定に維持しながらエンジン回転数を変化させることにより発電ポイントを移行するようにしたが、エンジン２の出力トルクとエンジン回転数を共に変化させることにより発電ポイントを移行するようにしてもよいし、エンジン回転数を一定に維持しながらエンジン２の出力トルクを変化させることにより発電ポイントを移行するようにしてもよい。

いずれの場合も、エンジン２の排出ガス特性が最善となる動作点より排出ガス特性が悪化する側に基本発電ポイントを設定し、バッテリ８の内部抵抗の増大に応じて基本発電ポイントから排出ガス特性の改善する方向に発電ポイントを移行するようにすればよい。
また、エンジン２の出力トルクとエンジン回転数を共に変化させて発電ポイントを移行するようにした場合には、図３のＮＯｘ排出量の特性において単位時間あたりのＮＯｘ排出量が最も少なくなる動作点を動作点ｅとすれば、動作点ｅ以外の動作点をエンジン２の運転条件などに従って適宜選択して基本発電ポイントとすることができる。

この場合、バッテリ８の内部抵抗の増大に従い、基本発電ポイントから単位時間あたりのＮＯｘ排出量が最も少なくなる動作点ｅに向かって発電ポイントを移行していくので、車両の排出ガス性能を極力良い状態としながら、ほぼ一定に維持することが可能となる。
更に、上記変形例では、動作点ｅは基本発電ポイントである動作点ｄと同じ出力トルクＴｑにおいてエンジン２の排出ガス特性が最善となる動作点として設定したが、この場合も図３のＮＯｘ排出量の特性において単位時間あたりのＮＯｘ排出量が最も少なくなる動作点を動作点ｅとし、動作点ｅと同じ出力トルクにおいて基本発電ポイントの動作点ｄを設定するようにしてもよい。

この場合も、バッテリ８の内部抵抗の増大に応じて、基本発電ポイントから単位時間あたりのＮＯｘ排出量が最も少なくなる動作点ｅに向かって発電ポイントを移行していくので、車両の排出ガス性能を極力良い状態としながら、ほぼ一定に維持することが可能となる。
また、上記実施形態及び変形例では、バッテリ８の劣化度合いとしてバッテリ８の充電時間に直接的に関係する内部抵抗を用いるようにしたが、内部抵抗以外のもので劣化度合いを検知するようにしてもよい。即ち、バッテリ８の劣化度合いが大きいほどバッテリ８の充電に要する時間が増大するため、バッテリ８の内部抵抗以外で劣化度合いの大小を検知するようにしても、同様の効果を得ることができる。

なお、バッテリ８の劣化度合いとしては、例えばバッテリ８の温度変化や、電圧変動などに基づいて推定するようにしてもよいし、バッテリ８の使用を開始してから経過した期間で推定するようにしてもよい。
更に、上記実施形態及び変形例では、エンジン２の排出ガス特性としてＮＯｘ排出量を用いるようにしており、これはエンジン２がディーゼルエンジンである場合に特に効果的であるが、例えばＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）などＮＯｘ以外の成分の排出量を用いるようにしても良く、エンジン２の種類や使用燃料、或いは運転環境などに応じて対象とする排出ガス特性を設定すればよい。

従って、エンジン２についてもディーゼルエンジンに限定されるものではなく、ガソリンエンジンなど種々のエンジンを用いることが可能である。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載されたシリーズ式ハイブリッド電気自動車１の要部構成図である。 図１の制御装置で用いられる発電ポイントと単位時間あたりの等ＮＯｘ排出量線との関係を示す図である。 図１の制御装置の変形例で用いられる発電ポイントと単位時間あたりの等ＮＯｘ排出量線との関係を示す図である。

符号の説明

２ エンジン
４ 発電機
８ バッテリ
１０ モータ
１８ 駆動輪
２０ ＨＥＶ−ＥＣＵ（制御手段）
２４ バッテリＥＣＵ（劣化度合い検出手段）

Claims (5)

1. エンジンと、
   上記エンジンにより駆動される発電機と、
   上記発電機の出力により充電されるバッテリと、
   上記バッテリから供給される電力を受けて作動し、車両の駆動輪を駆動するモータと、
   上記バッテリの劣化度合いを検出する劣化度合い検出手段と、
   上記バッテリの充電時における上記エンジンの動作点である発電ポイントとして、上記エンジンの所定の排出ガス特性が最善となる動作点よりも悪化する側に基本発電ポイントを設定し、上記発電機の出力によって上記バッテリを充電する際には、上記劣化度合い検出手段が検出した上記バッテリの劣化度合いに応じて、上記基本発電ポイントから上記排出ガス特性が改善する方向に移行した発電ポイントで上記エンジンを運転する制御手段と
   を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
2. 上記制御手段は、上記エンジンの出力をほぼ一定に維持しながら上記発電ポイントの移行を行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
3. 上記劣化度合い検出手段は、上記バッテリの内部抵抗を上記劣化度合いとして検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
4. 上記制御手段は、予め定めた上記バッテリの使用期間における上記バッテリの内部抵抗の増大分に基づいて、上記エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも悪化する側に上記基本発電ポイントを設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
5. 上記発電ポイントは、上記エンジンの回転数と出力トルクとによって規定されるものであり、
   上記制御手段は、上記エンジンの排出ガス特性が最善となる点よりも高出力トルクで且つ低エンジン回転数となる側に上記基本発電ポイントを設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。

Images