JP5998431B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力及びバッテリの放電電力により駆動される走行用モータを有する車両の制御装置に関する。
周知のように、動力源としてのエンジンとモータを併用して走行するハイブリッド車両が知られている。かかるハイブリッド車両としての所謂シリーズ式のハイブリッド車両では、基本的にバッテリに充電された電気によってモータを駆動させて走行し、バッテリの充電のためにエンジンが配設されている。
また、前記ハイブリッド車両では、バッテリに充電された電気によってモータを駆動させて走行しているときに、バッテリの残容量が少なくなると、エンジンを始動させてエンジンの駆動によりジェネレータで発電を行い、このジェネレータの発電電力によってバッテリを充電するとともにモータを駆動させることが行われている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−１３４７１９号公報
しかしながら、バッテリの放電電力によって走行用モータを駆動させているときにバッテリの残容量が少なくなったので、バッテリの劣化を抑制するためにエンジンを始動させてエンジンの駆動によるジェネレータの発電電力によってバッテリを充電するとともに走行用モータを駆動させる場合、エンジンの始動直後は一般にエンジンの排気系に配設された排気ガス浄化触媒が非活性状態にあるので、排気ガスを十分に浄化することができず、排気エミッションの悪化を引き起こす畏れがある。
そこで、本発明は、バッテリの放電電力による走行用モータの駆動状態において、バッテリの残容量が少なくなってエンジンを始動させるときに、排気ガス浄化触媒が非活性状態にあっても、バッテリの劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
このため、本願の請求項１に係る発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動されるジェネレータと、該ジェネレータにより発電される電力によって充電されるバッテリと、前記エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力及び前記バッテリの放電電力により駆動される走行用モータと、を有する車両の制御装置であって、前記エンジンの排気系に配設された排気ガス浄化触媒と、該排気ガス浄化触媒の温度に基づいて該排気ガス浄化触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段と、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が、バッテリの劣化抑制のために設定された第１の許容下限値になったことを判定する許容下限値判定手段と、車両に対する加速要求があるか否かを判定する加速要求判定手段と、前記バッテリの放電電力のみによる前記走行用モータの駆動時に、前記加速要求判定手段によって加速要求がないと判定されると共に、前記許容下限値判定手段によって前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値になったと判定され、且つ前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が非活性状態にあると判定される場合は、前記第１の許容下限値を維持するために、前記走行用モータの駆動に必要な電力を前記ジェネレータにて発電するように前記エンジンを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記制御手段は、前記加速要求判定手段によって加速要求があると判定される場合、前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が第１の許容下限値よりも低く設定された第２の許容下限値になるまでは、前記エンジンを、該エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力が前記走行用モータの駆動のみに用いる電力となるように制御するとともに、前記バッテリの放電電力を前記走行用モータの駆動に用いるように制御することを特徴とする。
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記制御手段は、前記加速要求判定手段によって加速要求があると判定される場合、前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が前記第２の許容下限値になったときに、前記エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力が、前記走行用モータの駆動と、前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が活性状態にあると判定されるとともに前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値より多い場合の前記バッテリの充電速度よりも遅い第１の充電速度で前記バッテリを充電する電力となるように前記エンジンを制御することを特徴とする。
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記制御手段は、前記加速要求判定手段によって加速要求があると判定される場合、前記バッテリの残容量が前記第２の許容下限値になったときであって、且つ前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が非活性状態にあると判定されたときは、前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値に充電されるまでは前記第１の充電速度で前記バッテリを充電させ、前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値まで充電されると前記第１の充電速度よりも遅い第２の充電速度で前記バッテリを充電させるように前記エンジンを駆動させることを特徴とする。
また更に、本願の請求項５に係る発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動されるジェネレータと、該ジェネレータにより発電される電力によって充電されるバッテリと、前記エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力及び前記バッテリの放電電力により駆動される走行用モータと、を有する車両の制御装置であって、前記エンジンの排気系に配設された排気ガス浄化触媒と、該排気ガス浄化触媒の温度に基づいて該排気ガス浄化触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段と、前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が、バッテリの劣化抑制のために設定された第１の許容下限値になったことを判定する許容下限値判定手段と、前記バッテリの放電電力のみによる前記走行用モータの駆動時に、前記許容下限値判定手段によって前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値になったと判定され、且つ前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が非活性状態にあると判定される場合は、前記第１の許容下限値を維持するために、前記走行用モータの駆動に必要な電力を前記ジェネレータにて発電するように前記エンジンを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
本願の請求項１に係る発明によれば、バッテリの放電電力のみによる走行用モータの駆動時に、加速要求がないと判定されると共に、バッテリの残容量が第１の許容下限値になったとき、排気ガス浄化触媒が非活性状態にある場合は、第１の許容下限値を維持するために、走行用モータの駆動に必要な電力をジェネレータにて発電するようにエンジンを制御することにより、走行に必要な電力を発電するためにエンジンを始動させ、走行に必要な電力とバッテリを充電するために必要な電力とを発電する場合に比べてエンジンの出力を抑制することができるので、排気ガスの排出量を抑制することができ、バッテリの劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
また、本願の請求項２に係る発明によれば、加速要求がある場合、バッテリの残容量が第１の許容下限値よりも低く設定された第２の許容下限値になるまでは、エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力を走行用モータの駆動のみに用いるとともに、バッテリの放電電力を走行用モータの駆動に用いることにより、加速要求を満たしながら排気ガスの排出量が多くなることを抑制することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、加速要求がある場合、バッテリの残容量が第２の許容下限値になったときに、エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力が、走行用モータの駆動と、排気ガス浄化触媒が活性状態にあるとともにバッテリの残容量が第１の許容下限値より多い場合のバッテリの充電速度よりも遅い第１の充電速度でバッテリを充電するようにエンジンを制御することにより、バッテリを充電しながら排気ガスの排出量を抑制することができ、バッテリの劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、加速要求がある場合、バッテリの残容量が第２の許容下限値になったときであって、且つ排気ガス浄化触媒が非活性状態にあるときは、走行用モータを駆動させるとともに、バッテリの残容量が第１の許容下限値に充電されるまでは第１の充電速度でバッテリを充電させ、第１の許容下限値まで充電されると第１の充電速度よりも遅い第２の充電速度でバッテリを充電させるようにエンジンを駆動させることにより、バッテリの残容量が少ないときは早く充電してバッテリの劣化を抑制しつつ、第１の許容下限値まで充電されるとバッテリの充電速度を遅くして排気ガスの排出量を抑制することができる。
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、バッテリの放電電力のみによる走行用モータの駆動時に、バッテリの残容量が第１の許容下限値になったとき、排気ガス浄化触媒が非活性状態にある場合は、第１の許容下限値を維持するために、走行用モータの駆動に必要な電力をジェネレータにて発電するようにエンジンを制御することにより、走行に必要な電力を発電するためにエンジンを始動させ、走行に必要な電力とバッテリを充電するために必要な電力とを発電する場合に比べてエンジンの出力を抑制することができるので、排気ガスの排出量を抑制することができ、バッテリの劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る車両の全体構成を示すブロック図である。 図１に示す車両の制御システムを示す図である。 通常運転における定常走行時に、バッテリの残容量が許容下限値になったときの車両の制御を示すタイムチャートである。 エンジン回転数とジェネレータの発電量との関係を示すグラフである。 通常運転における加速走行時に、バッテリの残容量が許容下限値になったときの車両の制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る定常走行時の車両の制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る加速走行時の車両の制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る車両の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る加速走行時の車両の別の制御を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両の全体構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示す車両の制御システムを示す図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る車両１は、所謂シリーズ式のハイブリッド車両であり、エンジン１０と、エンジン１０により駆動されるジェネレータ２０と、ジェネレータ２０により発電される電力が充電可能な高電圧・大容量のバッテリ３０と、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の放電電力の少なくとも一方により駆動される走行用モータ４０とを有している。
また、車両１では、ジェネレータ２０、バッテリ３０及び走行用モータ４０の間にインバータ５０が設けられ、インバータ５０を介してジェネレータ２０の発電電力をバッテリ３０及び／又は走行用モータ４０に供給することができるとともに、バッテリ３０の放電電力を走行用モータ４０に供給することができるように構成されている。
走行用モータ４０は、ジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の放電電力の少なくとも一方が供給されることにより駆動され、この走行用モータ４０の駆動力がデファレンシャル装置６０を介して駆動輪としての左右の前輪６１、６２に伝達され、これによって、車両１が走行できるようになっている。なお、走行用モータ４０はジェネレータとしても作動可能であり、車両１の減速時にはジェネレータとして作動し、発電した電力をバッテリ３０に充電することができるようになっている。
車両１では、エンジン１０は、ジェネレータ２０における発電のためにのみ用いられており、本実施形態では、エンジン１０として、これに限定されるものではないが、水素燃料タンク７０に貯留されている水素ガスが燃料として供給される水素エンジンが用いられる。
図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式のロータリエンジンであって、ロータハウジング１１のトロコイド面に３点で接して３つの作動室を画成するロータ１２を備え、該ロータ１２が回転することにより出力軸としてのエキセントリックシャフト１３が回転されるようになっている。
エンジン１０では、ロータハウジング１１には吸気通路１４と排気通路１５が接続され、吸気通路１４には、スロットル弁１６と予混合方式によって燃料供給を行う場合に水素ガスを噴射するための水素インジェクタ１７とが設けられ、排気通路１５には、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒８０が配設されている。
ロータハウジング１１にはまた、水素ガスを噴射するための水素インジェクタ１８及び点火プラグ１９がロータハウジング１１の作動室を臨むようにして取り付けられている。なお、図２において吸気通路１４及び排気通路１５に図示した矢印は、吸気又は排気の流れを示している。
また、車両１には、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ（バッテリ残容量検出手段）１０１と、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１０２と、車速を検出する車速センサ１０３と、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ１０４と、排気ガス浄化触媒８０の温度を検出する触媒温度検出センサ１０５とが搭載されている。
車両１にはまた、該車両１に関係する構成を総合的に制御するコントロールユニット１００が設けられ、このコントロールユニット１００には、バッテリ電流・電圧センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、車速センサ１０３、エンジン回転数センサ１０４、及び触媒温度検出センサ１０５などからの各種信号が入力されるようになっている。コントロールユニット１００はまた、インバータ５０、スロットル弁アクチュエータ１０６、水素インジェクタ１７、１８及び点火プラグ１９などに制御信号を出力することができるようになっている。
コントロールユニット１００はさらに、触媒温度検出センサ１０５によって検出された排気ガス浄化触媒８０の温度に基づいて、排気ガス浄化触媒８０の活性状態を判定することができるようになっている。具体的には、排気ガス浄化触媒８０の温度が所定の活性温度Ｔ１以上であるときは活性状態と判定し、排気ガス浄化触媒８０の温度が所定の活性温度Ｔ１未満であるときは非活性状態と判定する。
また、コントロールユニット１００は、アクセル開度センサ１０２によって検出されるアクセル開度に基づいて、車両１に対する加速要求があるか否かを判定することができるようになっている。具体的には、アクセル開度が所定開度、例えば５０％以上であるときは加速要求がある加速走行と判定し、アクセル開度が所定開度、例えば５０％未満であるときは加速要求のない定常走行と判定する。
車両１ではまた、コントロールユニット１００によって、バッテリ３０の放電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させて定常走行しているときに、バッテリ３０の残容量が所定の許容下限値Ｓ１、例えば４０％になったとき、排気ガス浄化触媒８０が所定の活性温度Ｔ１以上である活性状態にある通常運転においては、エンジン１０を始動させてジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて定常走行するとともにバッテリ３０を充電するように制御する。
図３は、通常運転における定常走行時に、バッテリの残容量が許容下限値になったときの車両の制御を示すタイムチャートである。図３に示すように、通常運転においては、バッテリ３０の放電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させてアクセル開度が所定開度、例えば５０％未満の定常走行しているときに、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１である場合は、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが所定の許容上限値Ｓ０、例えば７０％から次第に低下して時間ｔＡにおいて許容下限値Ｓ１になると、走行要求、具体的には車速及びアクセル開度に基づいてエンジン回転数が所定回転数Ｎ１になるようにエンジン１０を始動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて定常走行するとともにバッテリ３０を充電するように制御する。
図４は、エンジン回転数とジェネレータの発電量との関係を示すグラフであり、図４では、エンジン回転数を横軸にとり、エンジン１０により駆動されるジェネレータ２０の発電量を縦軸にとって表示している。図４に示すように、車両１では、エンジン１０により駆動されるジェネレータ２０は、エンジン回転数に比例して発電量が大きくなるように構成されている。
図３では、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて定常走行するときのエンジン回転数Ｎ２が一点鎖線で示されているが、このように構成されたジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて定常走行するとともにバッテリ３０を充電させる際には、走行用モータ４０を駆動させて定常走行するための電力に加えてバッテリ３０を充電するための電力を発電するためにエンジン回転数がＮ２より高いＮ１となるようにエンジン１０を駆動制御する。
なお、図３では、時間ｔＢにおいてバッテリ３０が許容上限値Ｓ０まで充電された後は、エンジン回転数がＮ２となるようにエンジン１０を駆動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させて定常走行する場合について示している。
また、図５は、通常運転における加速走行時に、バッテリの残容量が許容下限値になったときの車両の制御を示すタイムチャートである。図５に示すように、通常運転において、バッテリ３０の放電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させてアクセル開度が所定開度、例えば５０％以上である加速走行しているときに、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１である場合は、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが許容上限値Ｓ０から次第に低下して時間ｔＡにおいて許容下限値Ｓ１になると、走行要求、具体的には車速及びアクセル開度に基づいてエンジン回転数がラインＬ１となるようにエンジン１０を駆動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を充電するように制御する。
図５では、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するときのエンジン回転数のラインＬ２が一点鎖線で示されているが、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を充電する際には、走行用モータ４０を駆動させて加速走行するための電力に加えてバッテリ３０を充電するための電力を発電するためにエンジン回転数がラインＬ２より高いラインＬ１となるようにエンジン１０を駆動制御する。
なお、図５では、時間ｔＢにおいてバッテリ３０が許容上限値Ｓ０まで充電された後は、エンジン回転数がラインＬ３となるようにエンジン１０を駆動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力とバッテリ３０の放電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行する場合について示している。
前述したように、バッテリ３０の放電電力のみによる走行用モータ４０の駆動時に、排気ガス浄化触媒８０が非活性状態にある場合にバッテリ３０の残容量ＳＯＣが許容下限値Ｓ１になったときにエンジン１０を駆動させると、排気エミッションの悪化を引き起こすことから、本実施形態に係る車両１では、以下のように制御する。
図６は、本発明の実施形態に係る定常走行時の車両の制御を示すタイムチャートである。図６に示すように、バッテリ３０の放電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させてアクセル開度が所定開度、例えば５０％未満である定常走行しているときに排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１未満のＴ０である非活性状態にある場合は、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが許容上限値Ｓ０から次第に低下して時間ｔ１において所定の第１の許容下限値Ｓ１になると、走行要求、具体的には車速及びアクセル開度に基づいてエンジン回転数が所定回転数Ｎ３になるようにエンジン１０を駆動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて定常走行するように制御し、走行に必要な電力を発電するためにのみエンジン１０を駆動するように制御する。
エンジン１０の駆動に伴ってエンジン１０から排出される排気ガスによって排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが次第に上昇し、時間ｔ２において排気ガス浄化触媒８０の温度が活性温度Ｔ１以上になると、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて定常走行するとともにバッテリ３０を充電するように制御する通常運転制御が行われる。
このように、本実施形態では、定常走行において、バッテリ３０の放電電力のみによる走行用モータ４０の駆動時に、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１になったとき、排気ガス浄化触媒８０が非活性状態にある場合は、エンジン１０を、該エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力が走行用モータ４０の駆動のみに用いる電力となるように制御する。これにより、走行に必要な電力を発電するためにのみエンジン１０を始動させ、走行に必要な電力とバッテリ３０を充電するために必要な電力とを発電する場合に比べてエンジン１０の出力を抑制することができるので、排気ガスの排出量を抑制することができ、バッテリ３０の劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
図７は、本発明の実施形態に係る加速走行時の車両の制御を示すタイムチャートである。図７に示すように、バッテリ３０の放電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させてアクセル開度が所定開度、例えば５０％以上である加速走行しているときに排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１未満のＴ０である非活性状態にある場合は、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが許容上限値Ｓ０から次第に低下して時間ｔ２１において所定の第１の許容下限値Ｓ１になると、走行要求、具体的には車速及びアクセル開度に基づいてエンジン回転数が所定回転数Ｎ４になるようにエンジン１０を駆動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力とバッテリ３０の放電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するように制御し、走行に必要な電力を発電するためにのみエンジン１０を駆動するように制御する。
エンジン１０の駆動に伴ってエンジン１０から排出される排気ガスによって排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが次第に上昇することとなるが、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上になる前に時間ｔ２２においてバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１より低く設定された第２の許容下限値Ｓ２、例えば３０％になると、走行要求、具体的には車速とアクセル開度と、通常の充電速度ＬＮ１よりも遅い第１の充電速度Ｌ４でバッテリ３０を充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動し、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第１の充電速度Ｌ４で充電するように制御する。なお、通常の充電速度ＬＮ１とは、排気ガス浄化触媒８０が活性状態にあるとともにバッテリ３０の残容量が第１の許容下限値Ｓ１より多い場合にバッテリ３０を充電させる充電速度である。
このように、走行要求と第１の充電速度Ｌ４でバッテリ３０を充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動する際には、エンジン回転数は、走行要求と通常の充電速度ＬＮ１でバッテリ３０を充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動させるときのエンジン回転数のラインＬＮ２よりも低いエンジン回転数のラインＬ５になるように制御する。
そして、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上になる前に時間ｔ２３においてバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１まで充電されると、走行要求、具体的には車速とアクセル開度と、第１の充電速度Ｌ４よりも遅い第２の充電速度Ｌ６でバッテリ３０を充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動し、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第２の充電速度Ｌ６で充電するように制御する。
このように、走行要求と第２の充電速度Ｌ６でバッテリ３０を充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動する際には、エンジン回転数は、図７に示すように、走行要求と第１の充電速度Ｌ４でバッテリ３０を充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動させるときのエンジン回転数のラインＬ５よりもエンジン回転数の上昇勾配が低いエンジン回転数のラインＬ７になるように制御される。
そして、エンジン１０の駆動に伴ってエンジン１０から排出される排気ガスによって排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが次第に上昇し、時間ｔ２４において排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上になると、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を通常の充電速度ＬＮ１で充電するように制御する通常運転制御が行われる。
このように、本実施形態では、加速要求がある加速走行において、バッテリ３０の放電電力のみによる走行用モータ４０の駆動時に、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１になったとき、排気ガス浄化触媒８０が非活性状態にある場合は、エンジン１０を、該エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力が走行用モータ４０の駆動のみに用いる電力となるように制御する。これにより、走行に必要な電力を発電するためにのみエンジン１０を始動させ、走行に必要な電力とバッテリ３０を充電するために必要な電力とを発電する場合に比べてエンジン１０の出力を抑制することができるので、排気ガスの排出量を抑制することができ、バッテリ３０の劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
また、加速走行の場合、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２になるまでは、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を走行用モータ４０の駆動のみに用いるとともに、バッテリ３０の放電電力を走行用モータ４０の駆動に用いることにより、加速要求を満たしながら排気ガスの排出量が多くなることを抑制することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
更に、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２になったとき、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力が、走行用モータ４０を駆動させるとともに、通常の充電速度ＬＮ１よりも遅い第１の充電速度Ｌ４でバッテリ３０を充電するようにエンジン１０を制御することにより、バッテリ３０を充電しながら排気ガスの排出量を抑制することができ、バッテリ３０の劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
また更に、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２になったときには、走行用モータ４０を駆動させるとともに、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１に充電されるまでは第１の充電速度Ｌ４でバッテリ３０を充電させ、第１の許容下限値Ｓ１まで充電されると第１の充電速度Ｌ４よりも遅い第２の充電速度Ｌ６でバッテリ３０を充電させるようにエンジン１０を駆動させることにより、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが少ないときは早く充電してバッテリ３０の劣化を抑制しつつ、第１の許容下限値Ｓ１まで充電されるとバッテリ３０の充電速度を遅くして排気ガスの排出量を抑制することができる。
図８は、本発明の実施形態に係る車両の制御を示すフローチャートである。図８に示すように、車両１では、バッテリ３０の放電電力のみによる走行用モータ４０の駆動によって走行している時に、先ず、ステップ＃１において各種信号の読込みが行われる。具体的には、バッテリ３０の電流・電圧値、アクセル開度、車速、エンジン回転数、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃ等の各種信号が読み込まれる。
次に、ステップ＃２において、バッテリ３０の電流・電圧値に基づいて算出されるバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１としての４０％以下であるか否かが判定される。ステップ＃２の判定結果がノー（ＮＯ）の場合、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣが４０％より多いときはステップ＃１及びステップ＃２が繰り返されるが、ステップ＃２での判定結果がイエス（ＹＥＳ）になったときは、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣが４０％以下になったときは、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１より低いか否かが判定され、排気ガス浄化触媒８０が非活性状態にあるか否かが判定される（ステップ＃３）。
ステップ＃３での判定結果がノーの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上である活性状態にある場合、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて定常走行又は加速走行するとともにバッテリ３０を通常の充電速度ＬＮ１で充電する通常運転制御が行われる（ステップ＃７）。
一方、ステップ＃３での判定結果がイエスの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１より低い非活性状態にある場合、アクセル開度が５０％未満であるか否かが判定される（ステップ＃４）。本実施形態では、アクセル開度が５０％未満である場合は加速要求がない定常走行と判定し、アクセル開度が５０％以上であるときは加速要求がある加速走行と判定して制御する。
ステップ＃４での判定結果がイエスの場合、すなわちアクセル開度が５０％未満である定常走行である場合、走行要求、具体的には車速とアクセル開度に基づいてエンジン１０を所定回転数Ｎ３で駆動制御し、エンジン駆動による発電のみにより走行用モータ４０を駆動させて定常走行するように制御する（ステップ＃５）。
そして、ステップ＃６において、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上であるか否かが判定され、排気ガス浄化触媒８０が活性状態になったか否かが判定される。ステップ＃６での判定結果がノーの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が非活性状態である場合、ステップ＃４に戻ってアクセル開度が５０％未満であるか否かが判定されるが、ステップ＃６での判定結果がイエスの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が活性状態になった場合には通常運転制御が行われる（ステップ＃７）。
一方、ステップ＃４での判定結果がノーの場合、すなわちアクセル開度が５０％以上である加速走行の場合は次に、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２としての３０％より高いか否かが判定される（ステップ＃８）。ステップ＃８での判定結果がイエスの場合、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣが３０％より高い場合、走行要求、具体的には車速とアクセル開度に基づいてエンジン１０を所定回転数Ｎ４で駆動制御し、エンジン駆動による発電とバッテリ３０の放電により走行用モータ４０を駆動させて加速走行するように制御する（ステップ＃９）。
そして、ステップ＃６において、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上であるか否かが判定され、ステップ＃６での判定結果がノーの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が非活性状態である場合、ステップ＃４に戻ってアクセル開度が５０％未満であるか否かが判定されるが、ステップ＃６での判定結果がイエスの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が活性状態になった場合には通常運転制御が行われる（ステップ＃７）。
また、ステップ＃８での判定結果がノーの場合、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣが３０％以下である場合、ステップ＃１０においてバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１としての４０％以下であるか否かが判定されるが、ステップ＃８での判定結果がノーの場合にはステップ＃１０での判定結果がイエスとなるので、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣが４０％以下であるので、走行要求、具体的には車速とアクセル開度と、通常の充電速度ＬＮ１より遅い第１の充電速度Ｌ４で充電する充電要求に基づいてエンジン１０を駆動制御し、エンジン駆動による発電により走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第１の充電速度Ｌ４で充電するように制御する（ステップ＃１１）。
そして、ステップ＃１２において、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上であるか否かが判定され、排気ガス浄化触媒８０が活性状態になったか否かが判定される。ステップ＃１２での判定結果がイエスの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が活性状態になった場合には通常運転制御が行われる（ステップ＃７）。
一方、ステップ＃１２での判定結果がノーの場合、再びステップ＃１０に戻ってバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１としての４０％以下であるか否かが判定される。ステップ＃１０での判定結果がイエスの場合、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣがまだ４０％以下である場合、ステップ＃１１が繰り返される。
ステップ＃１０での判定結果がノーの場合、すなわちバッテリ３０の残容量ＳＯＣが４０％より高くなった場合は、走行要求、具体的には車速とアクセル開度と、第１の充電速度Ｌ４より遅い第２の充電速度Ｌ６で充電する充電要求に基づいてエンジン１０を駆動制御し、エンジン駆動による発電により走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第２の充電速度Ｌ６で充電するように制御する（ステップ＃１３）。
そして、ステップ＃１２において、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上であるか否かが判定され、ステップ＃１２での判定結果がノーの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が非活性状態である場合、ステップ＃１０に戻ってバッテリ３０の残容量ＳＯＣが４０％以下であるか否かが判定されるが、ステップ＃１２での判定結果がイエスの場合、すなわち排気ガス浄化触媒８０が活性状態になった場合には通常運転制御が行われる（ステップ＃７）。
このように、本実施形態では、バッテリ３０の放電電力のみによる走行用モータ４０の駆動時に、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１になったとき、排気ガス浄化触媒が非活性状態にある場合は、エンジン１０を、該エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力が走行用モータ４０の駆動のみに用いる電力となるように制御することにより、バッテリの劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができる。
前述した実施形態では、図７に示すように、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２まで低下したときは、第１の許容下限値Ｓ１に充電されるまでは通常の充電速度ＬＮ１よりも遅い第１の充電速度Ｌ４で充電させ、第１の許容下限値Ｓ１まで充電されると第１の充電速度Ｌ４よりも遅い第２の充電速度Ｌ６で充電させるようにエンジン１０を駆動制御しているが、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１まで充電されると、バッテリ３０の充電と放電を繰り返しながら平均して第１の充電速度Ｌ４よりも遅い充電速度で充電することも可能である。
図９は、本発明の実施形態に係る加速走行時の車両の別の制御を示すタイムチャートである。図９に示すように、本発明の実施形態に係る加速走行時の車両の別の制御においても、図７に示す制御と同様に、バッテリ３０の放電電力のみによって走行用モータ４０を駆動させて加速走行しているときに、排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１未満のＴ０である非活性状態にある場合は、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが時間ｔ３１において第１の許容下限値Ｓ１になると、走行要求に基づいてエンジン回転数が所定回転数Ｎ４になるようにエンジン１０を駆動させてエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力とバッテリ３０の放電電力を用いて走行用モータ４０を駆動させて加速走行するように制御する。
そして、時間ｔ３２においてバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２になると、走行要求と通常の充電速度ＬＮ１よりも遅い第１の充電速度Ｌ４で充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動し、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第１の充電速度Ｌ４で充電するように制御する。
しかしながら、図９に示す制御では、時間ｔ３３においてバッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１まで充電されても時間ｔ３４までエンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第１の充電速度Ｌ４で充電するように制御する。
そして、時間ｔ３４になると、時間ｔ３５まで走行要求に基づいてエンジン１０を駆動させるとともにバッテリ３０を放電させ、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力とバッテリ３０の放電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するように制御する。
時間ｔ３５になるとまた、走行要求と第１の充電速度Ｌ４で充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動させ、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第１の充電速度Ｌ４で充電するように制御し、時間ｔ３６になると、走行要求に基づいてエンジン１０を駆動するとともにバッテリ３０を放電させ、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力とバッテリ３０の放電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するように制御する。
そして、時間ｔ３７になると再度、走行要求と第１の充電速度Ｌ４で充電する充電要求とに基づいてエンジン１０を駆動させ、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を第１の充電速度Ｌ４で充電するように制御する。
このように、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第２の許容下限値Ｓ２まで低下したときに、バッテリ３０の残容量ＳＯＣが第１の許容下限値Ｓ１まで充電されると、バッテリ３０の充電と放電を繰り返しながら平均して第１の充電速度Ｌ４よりも遅い充電速度で充電することも可能である。
なお、図９に示す制御においても、時間ｔ３８において排気ガス浄化触媒８０の温度Ｔｃが活性温度Ｔ１以上になると、エンジン１０の駆動によるジェネレータ２０の発電電力によって走行用モータ４０を駆動させて加速走行するとともにバッテリ３０を通常の充電速度ＬＮ１で充電するように制御する通常運転制御が行われる。
本実施形態では、エンジン１０としてロータリエンジンが用いられているが、これに限定されるものでなく、レシプロエンジンを用いることも可能である。また、エンジン１０として水素エンジンが用いられているが、例えば、燃料としてガソリンを用いるガソリンエンジンや燃料として軽油を用いるディーゼルエンジンなどを用いることも可能である。
本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
以上のように、本発明によれば、エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力及びバッテリの放電電力により駆動される走行用モータを有する車両において、バッテリの放電電力のみによる走行用モータの駆動時に、バッテリの残容量が少なくなったとき、バッテリの劣化を抑制しつつ排気エミッションの悪化を抑制することができることから、この種の車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。
１ 車両
１０ エンジン
２０ ジェネレータ
３０ バッテリ
４０ 走行用モータ
８０ 排気ガス浄化触媒
１００ コントロールユニット
１０１ バッテリ電流・電圧センサ
１０２ アクセル開度センサ
１０５ 触媒温度検出センサ

Claims (5)

  1. エンジンと、該エンジンにより駆動されるジェネレータと、該ジェネレータにより発電される電力によって充電されるバッテリと、前記エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力及び前記バッテリの放電電力により駆動される走行用モータと、を有する車両の制御装置であって、
    前記エンジンの排気系に配設された排気ガス浄化触媒と、
    該排気ガス浄化触媒の温度に基づいて該排気ガス浄化触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段と、
    前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、
    前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が、バッテリの劣化抑制のために設定された第１の許容下限値になったことを判定する許容下限値判定手段と、
    車両に対する加速要求があるか否かを判定する加速要求判定手段と、
    前記バッテリの放電電力のみによる前記走行用モータの駆動時に、前記加速要求判定手段によって加速要求がないと判定されると共に、前記許容下限値判定手段によって前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値になったと判定され、且つ前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が非活性状態にあると判定される場合は、前記第１の許容下限値を維持するために、前記走行用モータの駆動に必要な電力を前記ジェネレータにて発電するように前記エンジンを制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記加速要求判定手段によって加速要求があると判定される場合、前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が第１の許容下限値よりも低く設定された第２の許容下限値になるまでは、前記エンジンを、該エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力が前記走行用モータの駆動のみに用いる電力となるように制御するとともに、前記バッテリの放電電力を前記走行用モータの駆動に用いるように制御する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記加速要求判定手段によって加速要求があると判定される場合、前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が前記第２の許容下限値になったときに、前記エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力が、前記走行用モータの駆動と、前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が活性状態にあると判定されるとともに前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値より多い場合の前記バッテリの充電速度よりも遅い第１の充電速度で前記バッテリを充電する電力となるように前記エンジンを制御する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記加速要求判定手段によって加速要求があると判定される場合、前記バッテリの残容量が前記第２の許容下限値になったときであって、且つ前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が非活性状態にあると判定されたときは、前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値に充電されるまでは前記第１の充電速度で前記バッテリを充電させ、前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値まで充電されると前記第１の充電速度よりも遅い第２の充電速度で前記バッテリを充電させるように前記エンジンを駆動させる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
  5. エンジンと、該エンジンにより駆動されるジェネレータと、該ジェネレータにより発電される電力によって充電されるバッテリと、前記エンジンの駆動によるジェネレータの発電電力及び前記バッテリの放電電力により駆動される走行用モータと、を有する車両の制御装置であって、
    前記エンジンの排気系に配設された排気ガス浄化触媒と、
    該排気ガス浄化触媒の温度に基づいて該排気ガス浄化触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段と、
    前記バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、
    前記残容量検出手段によって検出される前記バッテリの残容量が、バッテリの劣化抑制のために設定された第１の許容下限値になったことを判定する許容下限値判定手段と、
    前記バッテリの放電電力のみによる前記走行用モータの駆動時に、前記許容下限値判定手段によって前記バッテリの残容量が前記第１の許容下限値になったと判定され、且つ前記触媒活性判定手段によって前記排気ガス浄化触媒が非活性状態にあると判定される場合は、前記第１の許容下限値を維持するために、前記走行用モータの駆動に必要な電力を前記ジェネレータにて発電するように前記エンジンを制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする車両の制御装置。
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