JP3266056B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の制御
装置に関し、特に、発電機駆動用エンジンと、このエン
ジンの機械出力により駆動する発電機と、車両駆動用電
気モータ、駆動用電気モータへのエネルギ供給及び発電
機のエネルギを充電するためのバッテリ、さらにこれら
を制御する制御装置を含んで構成されるハイブリッド電
気自動車の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電機及び発電機駆動用エンジンを搭載
した電気自動車はシリーズハイブリッド車（ＳＨＥＶ）
と呼ばれる。これは、発電機を搭載することにより電気
自動車（ＥＶ）の航続距離の拡大、ガソリンエンジン車
の燃費・排気の向上等を狙いとしたものであり、例え
ば、バッテリが充電状態、即ちバッテリの充電量（ＳＯ
Ｃ）が設定値以上のときはバッテリのエネルギのみで走
行し、バッテリの充電量が少なくなった、即ちＳＯＣが
ある設定値より小さくなったときにエンジン駆動発電機
を駆動して、これのエネルギを駆動モータのエネルギ若
しくはバッテリの充電に使用し、充電量が所定値に達し
たらエンジン駆動発電機を停止するシステム等として知
られている。

【０００３】なお、発電機駆動用エンジンの運転方法と
しては、例えば特開平５−３２８５２１号公報に開示さ
れるようなものがあり、このものは、バッテリ蓄電量と
所定蓄電量を比較し、その大小により発電機のＯＮ要求
の有無を判断し、ＯＮ要求があったときは、次に触媒
（排気浄化触媒）の温度をみて、触媒温度が所定値以下
ならば排気有害成分の排出を防止するべく触媒をまず加
熱し、それによって触媒温度が所定温度に達した後（触
媒が活性化した後）に初めて発電機駆動用エンジンをス
タートさせる等している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法では、触媒温度が低い場合、発電要求
があってから実際に発電機駆動用エンジンが駆動され発
電を開始するまでに時間がかかるため、この間所望の出
力が得られず動力性能が低下する惧れがある。また、触
媒温度が低い場合を想定して（触媒加熱のための電力消
費量分を加味して）、発電要求の有無を判定する際のバ
ッテリ充電量の設定値を一律に高く設定しておく必要が
あるので、発電機駆動用エンジンが頻繁に作動されるこ
とになり、以って駆動モータによる走行距離が短くな
る、延いては発電機駆動用エンジンの作動機会を極力減
らして燃費・排気性能の向上等を図るという目的を効果
的に達成できなくなる惧れがある。

【０００５】本発明は、このような従来の実情に鑑みな
されたもので、動力性能を保ちつつ、車両駆動用電気モ
ータによる走行航続距離を最大限長くすることができる
ようにした電気自動車の制御装置を提供することを目的
とする。更に、当該電気自動車の制御装置を、一層有益
なものとすることも目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明においては、車両駆動用電気モータと、前記車
両駆動用電気モータへの電力供給用の充放電可能なバッ
テリと、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリ
への電力供給のために発電を行なう発電手段と、を含ん
で構成される電気自動車の制御装置であって、前記発電
手段から前記バッテリへの可能充電量と、前記バッテリ
の可能放電量と、に基づいて、前記バッテリへの充電開
始要求の有無を判断し、充電開始要求有りと判断された
ときに、前記発電手段を作動させて発電を行なわせ、前
記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力供
給を行なわせるように構成した。

【０００７】請求項２に記載の発明では、図１に示すよ
うに、車両駆動用電気モータと、前記車両駆動用電気モ
ータへの電力供給用の充放電可能なバッテリと、前記車
両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力供給の
ために発電を行なう発電手段と、を含んで構成される電
気自動車の制御装置であって、前記発電手段から前記バ
ッテリへの可能充電量を検出するバッテリ可能充電量検
出手段と、前記バッテリの可能放電量を検出するバッテ
リ可能放電量検出手段と、前記バッテリ可能充電量検出
手段により検出された前記発電手段から前記バッテリへ
の可能充電量と、前記バッテリ可能放電量検出手段によ
り検出されたバッテリの可能放電量と、に基づいて、前
記バッテリへの充電開始要求の有無を判断する判断手段
と、前記判断手段により前記バッテリへの充電開始要求
有りと判断されたときに、前記発電手段を作動させて発
電を行なわせ、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バ
ッテリへの電力供給を行なわせる制御手段と、を含んで
構成するようにした。

【０００８】請求項１、請求項２に記載の発明のように
構成すれば、バッテリへの可能充電量（発電手段により
バッテリへ供給可能な電力量）と、バッテリの可能放電
量（車両駆動用電気モータ等へ供給可能なバッテリ電力
の残存量）と、に基づいて、バッテリへの充電開始要求
の有無を判断するようにし、その結果、バッテリへの充
電開始要求が有ると判断されたときに初めて、前記発電
手段を作動させて発電を行なわせ、前記車両駆動用電気
モータ或いは前記バッテリへの電力供給を行なわせるこ
とができるので、前記車両駆動用電気モータで駆動され
る車両の動力性能を悪化させない範囲内で或いはバッテ
リが所定以上に消耗しない範囲で、発電手段（例えば、
発電機駆動用エンジンや発電機、或いは回生機能を有す
る車両駆動用電気モータ）の作動開始時期を最大限遅ら
せることができる。

【０００９】従って、前記車両駆動用電気モータで駆動
される車両の動力性能を良好に維持しながら車両駆動用
電気モータの航続距離を最大限伸ばすことができると共
に、発電手段の作動機会を減らすことができる。よっ
て、例えば発電手段が頻繁に作動されることにともなう
不具合（発電機駆動用エンジンや発電機を発電手段とし
た場合は、例えば燃料消費、排気有害成分の排出量、騒
音振動等の増大を招く等の惧れ、回生機能を有する車両
駆動用電気モータを発電手段とした場合は、例えば車両
減速度合いが大きくなり走行性能が悪化する或いは車両
駆動用電気モータが昇温し過ぎる等の惧れ）を極力排除
することができる。

【００１０】また、本発明によれば、従来のように、エ
ンジン水温や触媒温度が低い場合を想定して（触媒加熱
等のための電力消費量分を加味して）、充電開始要求の
有無を判断する際のバッテリ充電量の敷居値（バッテリ
の可能放電量が所定以上であるか否かを判断するための
敷居値）を一律に高く設定しておく必要がないので、こ
れによっても発電手段が必要以上に頻繁に作動されるこ
とを防止できる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、前記発電手段
が、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの
電力供給のために発電を行なう発電機と、前記発電機を
駆動する発電機駆動用エンジンと、を含んで構成され、
前記制御手段が、前記判断手段により前記バッテリへの
充電開始要求有りと判断されたときに、前記発電機用エ
ンジンを始動させて前記発電機による発電を行なわせ、
前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
供給を行なわせるように構成した。

【００１２】請求項４に記載の発明では、前記発電手段
が、車両減速時に前記車両駆動用電気モータから回生さ
れる回生エネルギにより発電する手段を含んで構成さ
れ、前記制御手段が、前記判断手段により前記バッテリ
への充電開始要求有りと判断されたときに、前記車両駆
動用電気モータによる発電を行なわせ、前記車両駆動用
電気モータ或いは前記バッテリへの電力供給を行なわせ
る手段を含んで構成されるようにした。

【００１３】請求項５に記載の発明では、前記バッテリ
可能放電量検出手段が、前記車両駆動用電気モータの電
力消費量に基づいて、バッテリの可能放電量を検出する
ように構成した。このようにすると、比較的簡単な構成
で、高精度にバッテリの可能放電量を検出することが可
能となる。

【００１４】請求項６に記載の発明では、前記バッテリ
可能充電量検出手段が、前記発電手段を作動させた場合
の発電量に基づいて、前記バッテリへの可能充電量を検
出するように構成した。このようにすると、比較的簡単
な構成で、高精度にバッテリの可能充電量を検出するこ
とが可能となる。

【００１５】請求項７に記載の発明では、前記発電手段
が、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの
電力供給のために発電を行なう発電機と、前記発電機を
駆動する発電機駆動用エンジンと、を含んで構成された
場合に、前記発電手段を作動させた場合の発電量を、エ
ンジン暖機状態に応じて設定するように構成した。

【００１６】請求項８に記載の発明では、前記発電手段
が、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの
電力供給のために発電を行なう発電機と、前記発電機を
駆動する発電機駆動用エンジンと、を含んで構成された
場合に、前記発電手段を作動させた場合の発電量を、触
媒活性状態に応じて設定するように構成した。

【００１７】請求項７、請求項８のように構成すれば、
エンジン水温や触媒活性度合い低い場合でも、充電開始
要求があれば、排気排出量を低く抑えた状態で、即ち発
電機駆動用エンジン出力を低く抑えた状態で発電を開始
させることができるので、従来のようにエンジン水温や
触媒活性度合いが低い場合は排気排出量が多くなるため
所定温度に昇温するまで発電機駆動用エンジンの始動
（発電開始）を遅らせなければならないと言った事態を
回避することができる。よって、従来における発電開始
までの待ち時間において、車両駆動用電気モータへの電
力供給量が低下して動力性能が低下してしまうと言った
惧れを回避することができる。

【００１８】なお、このようにすると、エンジン水温や
触媒活性度合い低い時には排気排出量自体を最大限減ら
しながら発電可能となるから、従来装置のようにエンジ
ン水温や触媒活性度合い低い時に備えて電気加熱触媒を
備える必要性も排除でき、大幅な低コスト化を図れるこ
とにもなる。請求項９に記載の発明では、前記発電手段
を作動させた場合の発電量を、異なるパラメータに応じ
て設定し、その設定された発電量のうちから、所望の特
性が得られる発電量を選択して設定するように構成し
た。

【００１９】かかる構成によれば、前記車両駆動用電気
モータで駆動される車両の動力性能を良好に維持しなが
ら車両駆動用電気モータの航続距離を最大限伸ばすこと
ができると共に、発電手段の作動機会を減らすことがで
きるのは勿論、更に、例えば、請求項７、請求項８のよ
うに構成した場合には、所望の特性が得られる（例えば
排気排出量や燃料消費量をより小さくできる）発電量で
発電手段を作動させることが可能となる。従って、発電
手段を作動させる際には、発電機駆動用エンジンの出力
を、排気排出量や燃料消費量を最小限に抑えられる最小
の発電出力に制限することができるので、例え発電手段
を作動させても、最小限に燃料消費・排気排出量を抑制
すること等が可能となる。

【００２０】なお、所望の特性が得られる発電量として
は、他にも種々あるが、例えばエンジン騒音が所定以下
となる発電量や、エンジン運転の安定性を所定レベル以
上を確保できる発電量など、優先すべき特性が得られる
発電量を適宜選択して設定することができるものであ
る。

【００２１】

【発明の効果】請求項１、請求項２に記載の発明によれ
ば、バッテリへの可能充電量と、バッテリの可能放電量
と、に基づいて、バッテリへの充電開始要求の有無を判
断するようにし、その結果、バッテリへの充電開始要求
が有ると判断されたときに初めて、前記発電手段を作動
させて発電を行なわせ、前記車両駆動用電気モータ或い
は前記バッテリへの電力供給を行なわせることができる
ので、前記車両駆動用電気モータで駆動される車両の動
力性能を悪化させない範囲内で或いはバッテリが所定以
上に消耗しない範囲で、発電手段の作動開始時期を最大
限遅らせることができる。

【００２２】従って、前記車両駆動用電気モータで駆動
される車両の動力性能を良好に維持しながら車両駆動用
電気モータの航続距離を最大限伸ばすことができると共
に、発電手段の作動機会を減らすことができる。よっ
て、発電手段が頻繁に作動されることにともなう不具合
を極力排除することができる。また、本発明によれば、
従来のように、エンジン水温や触媒温度が低い場合を想
定して（触媒加熱等のための電力消費量分を加味し
て）、充電開始要求の有無を判断する際のバッテリ充電
量の敷居値（バッテリの可能放電量が所定以上であるか
否かを判断するための敷居値）を一律に高く設定してお
く必要もないので、これによっても発電手段が必要以上
に頻繁に作動されることを防止できる。

【００２３】請求項３に記載の発明では、上記作用効果
を奏することができるのは勿論、特に、発電機駆動用エ
ンジンの作動機会を極力減らすことができるので、燃料
消費、排気有害成分の排出量、騒音振動等を低減するこ
とが可能となる。請求項４に記載の発明では、上記作用
効果を奏することができるのは勿論、特に、回生機能を
有する車両駆動用電気モータの回生機会を極力減らすこ
とができるので、回生時に車両減速度合いが大きくなり
走行性能が悪化する或いは車両駆動用電気モータが昇温
し過ぎる等の惧れを極力抑制することができる。

【００２４】請求項５に記載の発明によれば、比較的簡
単な構成で、高精度にバッテリの可能放電量を検出する
ことが可能となる。請求項６に記載の発明によれば、比
較的簡単な構成で、高精度にバッテリの可能充電量を検
出することが可能となる。請求項７、請求項８に記載の
発明によれば、エンジン水温や触媒活性度合い低い場合
でも、充電開始要求があれば、排気排出量を低く抑えた
状態で、即ち発電機駆動用エンジン出力を低く抑えた状
態で発電を開始させることができるので、従来のように
エンジン水温や触媒活性度合いが低い場合は排気排出量
が多くなるため所定温度に昇温するまで発電機駆動用エ
ンジンの始動（発電開始）を遅らせなければならないと
言った事態を回避することができる。よって、従来にお
ける発電開始までの待ち時間において、車両駆動用電気
モータへの電力供給量が低下して動力性能が低下してし
まうと言った惧れを回避することができる。

【００２５】なお、このようにすると、エンジン水温や
触媒活性度合い低い時には排気排出量自体を最大限減ら
しながら発電可能となるから、従来装置のようにエンジ
ン水温や触媒活性度合い低い時に備えて電気加熱触媒を
備える必要性も排除でき、大幅な低コスト化を図れるこ
とにもなる。請求項９に記載の発明によれば、前記車両
駆動用電気モータで駆動される車両の動力性能を良好に
維持しながら車両駆動用電気モータの航続距離を最大限
伸ばすことができると共に、発電手段の作動機会を減ら
すことができるのは勿論、例えば、請求項７、請求項８
のように構成した場合には、所望の特性が得られる（例
えば排気排出量や燃料消費量をより小さくできる）発電
量で発電手段を作動させることが可能となる。従って、
発電手段を作動させる際には、発電機駆動用エンジンの
出力を、排気排出量や燃料消費量を最小限に抑えられる
最小の発電量に設定することができるので、例え発電手
段を作動させても、最小限に燃料消費・排気排出量を抑
制すること等が可能となる。なお、所望の特性が得られ
る発電量としては、他にも種々あるが、例えばエンジン
騒音が所定以下となる発電量や、エンジン運転の安定性
を所定レベル以上を確保できる発電量など、優先すべき
特性が得られる発電量を適宜選択して設定することがで
きるものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態
を、添付の図面に基づいて説明する。図２は、本実施形
態にかかるシリーズハイブリッド車（ＳＨＥＶ）のシス
テム構成を示す。本実施形態にかかるＳＨＥＶは、図２
に示すように、発電機駆動用エンジン１０、電力供給に
用いる発電機１１、エネルギを蓄積及び供給するバッテ
リ１２、車両の駆動及び減速時のエネルギ回生に用いら
れる車両駆動用電気モータ１３、該車両駆動用電気モー
タ１３の出力を駆動輪１５に伝える変速機・減速機等を
含んで構成される駆動系１４、及びこれらを制御する制
御装置１６などを含んで構成される。なお、前記発電機
駆動用エンジン１０、発電機１１、車両駆動用電気モー
タ１３の車両減速時のエネルギ回生機能が、本発明にか
かる発電手段に相当することになる。

【００２７】前記車両駆動用電気モータ１３は、バッテ
リ１２及び発電機１１の何れか一方若しくは両者から電
力の供給を受ける。なお、駆動用電気モータ１３の要求
出力分のエネルギがバッテリ１２にある場合は、即ちバ
ッテリ１２が十分な充電状態にある場合は、車両駆動用
電気モータ１３はバッテリ１２のエネルギで駆動され、
発電機駆動用エンジン１０及び発電機１１は駆動されな
いようになっている。

【００２８】一方、バッテリ１２のエネルギが、車両駆
動用電気モータ１３の要求出力を満たさない出力となっ
た場合或いは所定の設定充電量を下回った場合には、発
電機駆動用エンジン１０を駆動し、これに連結（機械的
に直結、若しくはクラッチ、変速機、ベルト等を介して
連結する場合や電気的なクラッチ等を介して連結する場
合を含む）された発電機１１により発電される電力を、
車両駆動用電気モータ１３への駆動エネルギの供給及び
バッテリ１２の充電に用いるようになっている。なお、
車両駆動用電気モータ１３の車両減速時のエネルギ回生
機能により、車両駆動用電気モータ１３への駆動エネル
ギの供給及びバッテリ１２の充電を行なわせることも可
能である。

【００２９】そして、バッテリ１２の充電量が、車両駆
動用電気モータ１３の要求出力を満たすようになった場
合或いはバッテリ１２が所定の充電量に達した場合に
は、発電機駆動用エンジン１０の運転を停止させ、発電
機１１の発電を停止させるようになっている。なお、同
様に、バッテリ１２の充電量が、車両駆動用電気モータ
１３の要求出力を満たすようになった場合或いはバッテ
リ１２が所定の充電量に達した場合には、車両駆動用電
気モータ１３の車両減速時のエネルギ回生機能を停止す
るようにすることもできる。

【００３０】ところで、前記制御装置１６は、ＣＰＵ，
ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｆ等を含んで構成されるマイクロ
コンピュータからなり、車両駆動用電気モータ１３の入
出力、バッテリ１２の充放電、発電機１１の出力、及び
発電機駆動用エンジン１０の始動・停止、バッテリ１２
の入出力リレー１７のＯＮ・ＯＦＦ、発電機駆動用エン
ジン１０の吸入空気流量を制御するスロットルバルブ等
の各種制御を行なえるようになっている。

【００３１】また、発電機駆動用エンジン１０には、エ
ンジン水温Ｔｗを検出するための水温センサ１８が配設
されており、この水温センサ１８からの信号は、前記制
御装置１６に読み込まれるようになっている。従って、
かかる水温センサ１８は、エンジン暖機状態を検出する
手段として機能することになる。そして、発電機駆動用
エンジン１０の排気管の排気下流側には、排気浄化シス
テムとしての触媒１９が介装されている。なお、かかる
触媒１９には、触媒温度Ｔｃを検出するための触媒温度
センサ２０が配設されていて、この触媒温度センサ２０
の信号は、前記制御装置１６に読み込まれるようになっ
ている。従って、この触媒温度センサ２０が、触媒活性
状態を検出する手段として機能することになる。

【００３２】以下に、本実施形態における制御装置１６
が行なう制御方法の基本的な考え方について説明する。
まず、図５は、エンジン水温と排気ＨＣ排出濃度の関係
を示したものであり、これにより水温が低いほどＨＣ排
出濃度は高くなる傾向にあることが判る。そして、図６
は、触媒温度とＨＣ排出濃度の関係を示したものであ
り、これにより、触媒は低温ではほとんど排気浄化性能
が機能せず、ＨＣ排出濃度も高くなる結果となるが、温
度が触媒活性温度に近づくに連れて排気浄化性能が急速
に立ち上がり、ＨＣ排出濃度もこれに応じて低下し、あ
る温度以上では排気浄化性能がほぼ一定となりＨＣ排出
濃度を低く抑えられることが判る。

【００３３】図７は、発電機駆動用エンジン１０の吸入
空気流量の特性を表すマップであり、縦軸エンジントル
ク（例えばｋｇ・ｍ）、横軸エンジン回転速度（例えば
ｒｐｍ）として発電機駆動用エンジン１０の等吸入空気
流量線図を表したものである。これにより、エンジンの
吸入空気流量は、エンジン出力（∝エンジントルク×エ
ンジン回転速度、例えばｐｓ，ｋｗ）と相関があること
が判る。なお、エンジンから排出される排気ガス量（例
えばｌ／ｍｉｎ，ｇ／ｍｉｎ）は、吸入空気流量（例え
ばｌ／ｍｉｎ，ｇ／ｍｉｎ）と相関があるものである。

【００３４】従って、排気排出量（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯx
等の排出量：例えばｌ／ｍｉｎ）は、その各成分の濃度
（ｐｐｍ）に排気ガス量（例えばｌ／ｍｉｎ）を乗じた
値となることから、濃度が高いときには排気ガス量（例
えばｌ／ｍｉｎ）、即ち吸入空気流量（例えばｌ／ｍｉ
ｎ）を小さくすることで排気排出量（例えばｌ／ｍｉ
ｎ）を小さくすることができる。

【００３５】即ち、エンジン水温や触媒温度の低いと
き、言い換えれば排気排出濃度（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯx 等
の排出濃度）が高いときには、発電機駆動用エンジン１
０のエンジントルク（出力）を小さくすることで、発電
機駆動用エンジン１０の吸入空気流量（例えばｌ／ｍｉ
ｎ）を減らし、トータルとして発電機駆動用エンジン１
０から排出される排気排出量（例えばｌ／ｍｉｎ、ｇ／
ｍｉｎ）を小さくすることができる。

【００３６】つまり、エンジン水温や触媒温度が低く排
気濃度が高い場合で、バッテリ１２の充電量が不足して
おり、発電機駆動用エンジン１０を運転させなければな
らない場合には、必要最小限にその出力を絞って、排気
排出量を低く抑えるような制御を行なえば、動力性能を
良好に維持しながら、同時に燃費・排気性能等を良好に
維持することができることになるのである。

【００３７】図８及び図９は、上記考えを基に、即ちエ
ンジン水温Ｔｗが低いほどＨＣ排出濃度が高いので排出
量自体を抑制すべくエンジン出力＝発電量を制限し、触
媒温度Ｔｃが低く排気浄化効率が悪いときにはＨＣ排出
濃度が高いので排出量自体を抑制すべくエンジン出力＝
発電量を制限するという考え方に基づいて、水温Ｔｗ及
び触媒温度Ｔｃに応じて、排気排出量を低く抑えること
ができるように、エンジン出力＝発電量を所定値に制限
するための制御目標値（目標発電量）を定めたマップで
ある。

【００３８】そして、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、
運転条件（例えばエンジン出力＝発電量）毎のエンジン
始動開始からのエンジン水温Ｔｗの上昇傾向、触媒温度
Ｔｃの上昇傾向を示したデータである。従って、図８及
び図９で定められた目標発電量から発電機駆動用エンジ
ン１０の始動時の目標出力Ｐｓｔａｒｔを決定でき、図
１０（Ａ），（Ｂ）の水温Ｔｗ及び触媒温度Ｔｃの上昇
傾向線から発電機駆動用エンジン１０の始動後の運転プ
ロフィールを想定することができる。

【００３９】そして、これと合わせて、現在のバッテリ
平均放電量により発電機１１の始動後のバッテリ１２の
充電量（ＳＯＣ）の変化を推定することができる。ここ
で、本実施形態における制御装置１６が行なう制御を、
具体的に、図３及び図４のフローチャートに従って説明
する。なお、以下に説明されるように、本発明にかかる
バッテリ可能充電量検出手段、バッテリ可能放電量検出
手段、判断手段、制御手段としての機能は、制御装置１
６がソフトウェア的に備えるものである。

【００４０】まず、Ｓ１０１では、現在発電機１１及び
発電機駆動用エンジン１０が運転中か否かを判断する。
運転中であれば、本制御ルーチンから抜け、発電システ
ムＡＰＵの始動・運転ルーチンを続ける。運転中でなけ
れば（停止中であれば）、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２で
は、エンジン水温Ｔｗを読み込む。

【００４１】つづくＳ１０３では、触媒温度Ｔｃを読み
込む。次に、Ｓ１０４では、図８（水温による出力制限
マップ）を参照して、エンジン水温Ｔｗに基づいて定め
られた目標発電量Ｐｗを求める。Ｓ１０５では、図９
（触媒温度による出力制限マップ）を参照して、触媒温
度Ｔｃに基づいて定められた目標発電量Ｐｃを求める。

【００４２】Ｓ１０６では、水温Ｔｗと触媒温度Ｔｃか
ら決められた目標発電量Ｐｗ、Ｐｃの小さいほうの値を
選択して、発電機駆動用エンジン１０の始動時（発電開
始時）の発電出力Ｐ０とする。Ｓ１０７では、Ｓ１０６
で設定された発電出力Ｐ０で発電機駆動用エンジン１０
を運転した場合の始動開始からの経過時間ｔ後の水温Ｔ
ｗ１及び触媒温度Ｔｃ１を、図１０（Ａ），図１０
（Ｂ）を参照して求める。

【００４３】Ｓ１０８では、水温ＴｗがＴｗ１となった
ときの目標発電量Ｐｗ１を、図８のマップを参照して求
める。Ｓ１０９では、触媒温度ＴｃがＴｃ１となったと
きの目標発電量Ｐｃ１を、図９のマップを参照して求め
る。そして、Ｓ１１０では、目標発電量Ｐｗ１と目標発
電量Ｐｃ１の小さいほうの値を選択して、発電機駆動用
エンジン１０のｔ秒後の発電出力Ｐ１（バッテリへの可
能充電量に相当する）とする。

【００４４】Ｓ１１１では、現在、車両駆動用電気モー
タ１３において消費している平均モータエネルギ消費量
Ｐｍｏｔを演算する。Ｓ１１２では、Ｓ１１０で求めた
発電出力Ｐ１と、Ｓ１１１で求めた平均モータエネルギ
消費量Ｐｍｏｔと、からバッテリ１２への充放電出力
（バッテリ入出力収支；Ｐｂａｔ＝Ｐｍｏｔ−Ｐ１）を
求める。

【００４５】Ｓ１１３では、Ｓ１１２で求めたＰｂａｔ
に基づいて、バッテリ１２の充放電収支（バッテリ容量
変化；ΔＳＯＣ＝前回ＳＯＣ−今回ＳＯＣ）を演算す
る。Ｓ１１４では、ΔＳＯＣ＞０か否かを判断する。即
ち、ΔＳＯＣ＞０であれば、現在車両駆動用電気モータ
１３において消費している平均モータエネルギ消費量Ｐ
ｍｏｔが充電を開始した場合に得られるであろう発電出
力Ｐ１を上回っており、このまま充電を開始しないとす
ると、バッテリ１２の充電を開始しても間に合わない、
即ちバッテリ１２が所定以下の充電量まで低下し過ぎて
しまう惧れがあるため、実際にバッテリ１２の充電を開
始するか否かの判断を行なうべく、Ｓ１１７へ進む。

【００４６】一方、ΔＳＯＣ≦０であれば、現在、車両
駆動用電気モータ１３において消費している平均モータ
エネルギ消費量Ｐｍｏｔが充電を開始した場合に得られ
るであろう発電出力Ｐ１を下回っており、まだ充電を開
始する必要性はない（即ち今から充電を開始すれば必要
以上にバッテリを充電するので充電開始を遅らせるのが
好ましい）と判断し、ΔＳＯＣ＞０となるまで、Ｓ１１
５側へ進む。

【００４７】Ｓ１１５では、Ｓ１１３で求めたΔＳＯＣ
を積算し（即ち、ΔＳＯＣの現在までの合計を求め）、
ＳＯＣｃａｌ（現在までのトータルの放電量の推定値に
相当する）として記憶した後、Ｓ１１６においてＰ１を
Ｐ０として、再度Ｓ１０７に戻り、演算を繰り返す。一
方、Ｓ１１４でΔＳＯＣ＞０と判断されると、Ｓ１１７
へ進むが、該Ｓ１１７では、ＳＯＣｃａｌにΔＳＯＣを
加え、再度ＳＯＣｃａｌとする（最新の放電量を含めた
トータルの放電量の推定値を求める）。なお、再度求め
たＳＯＣｃａｌ値が発電開始後の推定されるＳＯＣの最
大低下代（即ち、バッテリ１２からのトータルの推定放
電量）となる。

【００４８】Ｓ１１８では、現在のＳＯＣをＳＯＣｎｏ
ｗとして読み込む。Ｓ１１９では、該ＳＯＣｎｏｗから
推定ＳＯＣ低下代ＳＯＣｃａｌを減じた値を求め、これ
を推定最低ＳＯＣであるＳＯＣｍｉｎとする。Ｓ１２０
では、該ＳＯＣｍｉｎが、発電要求の有無を判断するた
めの敷居値としての設定下限ＳＯＣより小さいか否かを
判断する。即ち、Ｓ１１５、Ｓ１１７〜Ｓ１２０によ
り、バッテリの可能放電量が検出されることになる。

【００４９】ＹＥＳ（ＳＯＣｍｉｎ＜設定下限ＳＯＣ）
であれば、実際に充電を開始してバッテリ１２の電力消
費を補わなければ、バッテリ１２が所定以上に消耗し、
車両駆動用電気モータ１３の出力が低下し動力性能が悪
化する等の惧れがあるとして、実際に、発電システムＡ
ＰＵの始動・運転ルーチンに移行し、発電機駆動用エン
ジン１０を始動して発電機１１で発電を開始する。な
お、発電機駆動用エンジン１０の始動時（発電開始時）
の発電出力は、Ｓ１０６で求めた或いはＳ１１６でセッ
トしたＰ０に制御され、所定時間ｔ秒経過後の発電出力
は、Ｓ１１０で求めたＰ１に制御される。

【００５０】一方、ＮＯ（ＳＯＣｍｉｎ≧設定下限ＳＯ
Ｃ）であれば、リターンして、上記ルーチンを繰り返
す。即ち、未だ直ぐに充電を開始しなくても、換言すれ
ば今から充電を開始すれば十分にバッテリ１２の消耗を
回復できる範囲内にあり、バッテリ１２が所定以上に消
耗する惧れもないので、発電機駆動用エンジン１０を始
動させずに、燃費・排気性能の向上を優先させる。

【００５１】このように、本実施形態によれば、車両駆
動用電気モータ１３の駆動等のためにバッテリ１２が放
電し、これを補うべく充電させる場合には、動力性能を
悪化させない範囲内で、即ちバッテリ１２が所定以上に
消耗しない範囲で、発電システム（発電機駆動用エンジ
ン１０や発電機１１等）の始動開始時期を遅らせること
ができるので、動力性能を良好に維持しながら車両駆動
用電気モータ１３の航続距離を最大限伸ばすことができ
ると共に、発電システム（発電機駆動用エンジン１０や
発電機１１等の発電手段）の運転機会を減らすことがで
きるので、燃料消費・排気有害成分の排出を極力少なく
することができる。

【００５２】しかも、本実施形態においては、発電シス
テムを運転させる際には、発電機駆動用エンジン１０の
出力を、排気排出量を低く抑えられ同時に燃費の悪化も
最小限に抑えられる最小の発電出力に制限するようにし
ているので、例え発電システムを運転させても、最小限
に燃料消費・排気排出量を抑制することができる。従っ
て、エンジン水温や触媒温度が低い場合でも、発電要求
があれば、排気排出量を低く抑えた状態で発電機駆動用
エンジン１０の運転を開始することができるので、従来
のようにエンジン水温や触媒温度が低い場合は排気排出
量が多くなるため所定温度に昇温するまで発電機駆動用
エンジン１０の運転開始を待たなければならないと言っ
た事態を回避できるので、この待ち時間の間において車
両駆動用電気モータ１３への電力供給量が低下して動力
性能が低下してしまうと言った惧れを回避することがで
きる。

【００５３】なお、さらに、本実施形態では、低温時に
は排気排出量自体を最大限減らしながら発電可能とした
ので、従来装置のように低温時に備えて電気加熱触媒を
備える必要性も排除でき、以って通常の触媒を備えれば
十分で大幅な低コスト化を図れることにもなる。また、
現在の実際のバッテリ１２の充電量と、発電機１１によ
り回復可能と推定される充電量（発電量）と、から所定
時間経過後のバッテリ１２の充電量を推定し、その充電
量が所定の充電量を下回らないように発電機駆動用エン
ジン１０を最大限遅らせて始動させる構成としたので、
従来のように、エンジン水温や触媒温度が低い場合を想
定して（触媒加熱のための電力消費量分を加味して）、
発電要求の有無を判定する際のバッテリ充電量の敷居値
を一律に高く設定しておく必要がないので、発電機駆動
用エンジン１０が必要以上に頻繁に作動されることを防
止できる。従って、本実施形態によれば、『車両駆動用
電気モータ１３による走行距離が短くなる、延いては発
電機駆動用エンジンの作動機会を極力減らして燃費・排
気性能の向上等を効果的に達成するという本来の狙いを
達成できなくなると言った従来装置の惧れ』も確実に回
避することができる。

【００５４】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態は、発電機駆動用エンジン１０
の停止後の経過時間に応じたエンジン水温Ｔｗ及び触媒
温度Ｔｃの変化の様子を予め把握しておき、それを利用
して始動時の目標発電出力を推定し、かつ始動後におい
ては始動後経過時間に応じたエンジン水温Ｔｗ及び触媒
温度Ｔｃの変化の様子を予め把握しておき始動後経過時
間ｔまでに排気排出量を抑制しながらどれくらい出力を
上げることができるかを演算するようにしたものであ
る。従って、第１の実施形態が備える水温センサ１８や
触媒温度センサ２０は省略できる。

【００５５】そのたのシステム構成は、第１の実施形態
と同様であるので説明を省略し、制御装置１６が行なう
制御に関して、図１１及び図４のフローチャートに従っ
て説明することにする。Ｓ２０１では、現在発電機１１
及び発電機駆動用エンジン１０が運転中か否かを判断す
る。運転中であれば、本制御ルーチンから抜け、発電シ
ステムＡＰＵの始動・運転ルーチンを続ける。る。運転
中でなければ（停止中であれば）、Ｓ２０２へ進む。

【００５６】Ｓ２０２では、発電機駆動用エンジン１０
の前回の運転停止からの経過時間ｔ ₀ を求める。Ｓ２０
３では、前記経過時間ｔ₀ に応じて、予め設定記憶して
ある目標発電出力Ｐ０を決定する。Ｓ２０４では、時間
ｔ₀ 経過後の可能出力Ｐａｐｕを演算する。この演算
は、目標発電出力Ｐ０に始動後経過時間ｔに応じて出力
Ｐｓを乗じた値を加算することでなされる。

【００５７】つまり、Ｐａｐｕ＝Ｐ０＋Ｐｓ×ｔ なる演算を行なう。なお、かかる演算は、水温Ｔｗや触
媒温度Ｔｃの上昇度合いを予め把握しておき始動後経過
時間ｔまでに排気排出量を抑制しながらどれくらい出力
を上げることができるかを演算するものであり（なお、
Ｐｓは、目標発電出力Ｐ０で運転を開始した後の単位時
間当たりの出力向上代であると言える）、具体的には、
第１の実施形態におけるＳ１０４〜Ｓ１１０の処理を簡
略化したものである。

【００５８】次のＳ２０５では、現在、車両駆動用電気
モータ１３において消費している平均モータエネルギ消
費量Ｐｍｏｔを演算する。Ｓ２０６では、Ｓ２０４で求
めたＰａｐｕと、Ｓ２０５で求めた平均モータエネルギ
消費量Ｐｍｏｔと、からバッテリ１２への充放電出力
（バッテリ入出力収支；Ｐｂａｔ＝Ｐｍｏｔ−Ｐａｐ
ｕ）を求める。

【００５９】Ｓ２０７では、Ｓ２０６で求めたＰｂａｔ
に基づいて、バッテリ１２の充放電収支（バッテリ容量
変化；ΔＳＯＣ＝前回ＳＯＣ−今回ＳＯＣ）を演算す
る。Ｓ２０８では、ΔＳＯＣ＞０か否かを判断する。即
ち、ΔＳＯＣ＞０であれば、現在車両駆動用電気モータ
１３において消費している平均モータエネルギ消費量Ｐ
ｍｏｔが充電を開始した場合に得られるであろう発電出
力Ｐａｐｕを上回っており、このまま充電を開始しない
とすると、バッテリ１２の充電を開始しても間に合わな
い、即ちバッテリ１２が所定以下の充電量まで低下し過
ぎてしまう惧れがあるため、実際にバッテリ１２の充電
を開始するか否かの判断を行なうべく、第１の実施形態
と同様に、Ｓ１１７へ進む。

【００６０】一方、ΔＳＯＣ≦０であれば、現在、車両
駆動用電気モータ１３において消費している平均モータ
エネルギ消費量Ｐｍｏｔが充電を開始した場合に得られ
るであろう発電出力Ｐａｐｕを下回っており、まだ充電
を開始する必要性はない（即ち今から充電を開始すれば
必要以上にバッテリを充電するので充電開始を遅らせる
のが好ましい）と判断し、ΔＳＯＣ＞０となるまで、Ｓ
２０９側へ進む。

【００６１】Ｓ２０９では、Ｓ２０７で求めたΔＳＯＣ
を積算し（即ち、ΔＳＯＣの現在までの合計を求め）、
ＳＯＣｃａｌ（現在までのトータルの放電量の推定値に
相当する）として記憶した後、再度Ｓ２０４に戻り、演
算を繰り返す。そして、Ｓ１１７以降は、第１の実施形
態で説明したと同様であるので説明を省略する。なお、
Ｓ１１７以降に登場するＰ１は、第２の実施形態におい
てはＰａｐｕに置き換えられて適用される。

【００６２】このように、第２の実施形態によれば、第
１の実施形態と同様の作用効果を奏することができるう
えに、第１の実施形態が備える水温センサ１８や触媒温
度センサ２０は省略することができるので構成の簡略化
・低コスト化を図ることができる。また、第１の実施形
態に比べて、やや制御精度は低下するものの、水温セン
サ１８や触媒温度センサ２０の出力を監視する負担が軽
減され、演算処理を簡略化することができる。

【００６３】ところで、上記各実施形態では、発電機１
１及び発電機駆動用エンジン１０で発電しバッテリ１２
へ充電させる場合の制御について説明したが、これに限
らず、例えば、減速時等に回生機能を有する車両駆動用
電気モータ１３により発電させてバッテリ１２へ充電さ
せる場合にも、本発明は適用できるものである。つま
り、バッテリ１２への可能充電量（車両駆動用電気モー
タ１３による発電量を含む）と、前記バッテリの可能放
電量（車両駆動用電気モータ等へ供給可能なバッテリ電
力の残存量）と、に基づいて、前記バッテリへの充電開
始要求の有無を判断し、充電開始要求有りと判断された
ときに、初めて、前記車両駆動用電気モータ１３による
回生機能を発揮させて発電を行なわせるようにすること
ができる。このようにすれば、回生機能を有する車両駆
動用電気モータの回生機会を極力減らすことができるの
で、回生時に車両減速度合いが大きくなり走行性能が悪
化する或いは車両駆動用電気モータが昇温し過ぎる等の
惧れを極力抑制することができることになる。

【００６４】また、上記各実施形態では、発電手段を作
動させる際に、発電機駆動用エンジン１０の出力を、排
気排出量や燃料消費量を最小限に抑えられる最小の発電
量に設定し、最小限に燃料消費・排気排出量を抑制する
こと等を可能としているが、これに限られるものではな
く、例えば、他の所望の特性が得られる発電量に設定す
ることも可能である。即ち、例えば、エンジン騒音が所
定以下となる発電量や、エンジン運転の安定性を所定レ
ベル以上を確保できる発電量など、優先すべき特性が得
られるように、発電量を適宜選択して設定することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかるシステム構成
図。

【図３】同上実施形態の制御フローチャート（その
１）。

【図４】同上実施形態の制御フローチャート（その
２）。

【図５】エンジン水温と排気ＨＣ濃度との関係を示す
図。

【図６】触媒温度と排気ＨＣ濃度との関係を示す図。

【図７】エンジン回転速度とエンジントルクと吸入空気
流量との関係を示す図。

【図８】エンジン水温に応じた目標発電量を設定するた
めのテーブル。

【図９】触媒温度に応じた目標発電量を設定するための
テーブル。

【図10】（Ａ）は、出力毎の水温変化の様子を示すタイ
ムチャート。（Ｂ）は、出力毎の触媒温度変化の様子を
示すタイムチャート。

【図11】本発明の第２の実施形態の制御フローチャー
ト。

【符号の説明】

１０ 発電機駆動用エンジン １１ 発電機 １２ バッテリ １３ 車両駆動用電気モータ １６ 制御装置 １８ 水温センサ １９ 触媒 ２０ 触媒温度センサ

フロントページの続き (72)発明者 平野 弘之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 麻生 剛 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 井戸口 隆一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 金子 雄太郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−154204（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−308019（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−74645（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−61193（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−71236（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−200907（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−271695（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 29/00 - 29/06 B60K 6/02 - 6/04 B60L 7/22 B60L 11/00 - 11/14 F02N 11/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両駆動用電気モータと、 前記車両駆動用電気モータへの電力供給用の充放電可能
   なバッテリと、 前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
   供給のために発電を行なう発電手段と、 を含んで構成される電気自動車の制御装置であって、 前記発電手段から前記バッテリへの可能充電量と、前記
   バッテリの可能放電量と、に基づいて、前記バッテリへ
   の充電開始要求の有無を判断し、充電開始要求有りと判
   断されたときに、前記発電手段を作動させて発電を行な
   わせ、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへ
   の電力供給を行なわせるようにしたことを特徴とする電
   気自動車の制御装置。
2. 【請求項２】車両駆動用電気モータと、 前記車両駆動用電気モータへの電力供給用の充放電可能
   なバッテリと、 前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
   供給のために発電を行なう発電手段と、 を含んで構成される電気自動車の制御装置であって、 前記発電手段から前記バッテリへの可能充電量を検出す
   るバッテリ可能充電量検出手段と、 前記バッテリの可能放電量を検出するバッテリ可能放電
   量検出手段と、 前記バッテリ可能充電量検出手段により検出された前記
   発電手段から前記バッテリへの可能充電量と、前記バッ
   テリ可能放電量検出手段により検出されたバッテリの可
   能放電量と、に基づいて、前記バッテリへの充電開始要
   求の有無を判断する判断手段と、 前記判断手段により前記バッテリへの充電開始要求有り
   と判断されたときに、前記発電手段を作動させて発電を
   行なわせ、前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテ
   リへの電力供給を行なわせる制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とする電気自動車の制御装
   置。
3. 【請求項３】前記発電手段が、 前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
   供給のために発電を行なう発電機と、 前記発電機を駆動する発電機駆動用エンジンと、 を含んで構成され、 前記制御手段が、前記判断手段により前記バッテリへの
   充電開始要求有りと判断されたときに、前記発電機用エ
   ンジンを始動させて前記発電機による発電を行なわせ、
   前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
   供給を行なわせるように構成されたことを特徴とする請
   求項２に記載の電気自動車の制御装置。
4. 【請求項４】前記発電手段が、 車両減速時に前記車両駆動用電気モータから回生される
   回生エネルギにより発電する手段を含んで構成され、 前記制御手段が、前記判断手段により前記バッテリへの
   充電開始要求有りと判断されたときに、前記車両駆動用
   電気モータによる発電を行なわせ、前記車両駆動用電気
   モータ或いは前記バッテリへの電力供給を行なわせる手
   段を含んで構成されたことを特徴とする請求項２又は請
   求項３に記載の電気自動車の制御装置。
5. 【請求項５】前記バッテリ可能放電量検出手段が、前記
   車両駆動用電気モータの電力消費量に基づいて、バッテ
   リの可能放電量を検出することを特徴とする請求項２〜
   請求項４の何れか１つに記載の電気自動車の制御装置。
6. 【請求項６】前記バッテリ可能充電量検出手段が、前記
   発電手段を作動させた場合の発電量に基づいて、前記バ
   ッテリへの可能充電量を検出することを特徴とする請求
   項２〜請求項５の何れか１つに記載の電気自動車の制御
   装置。
7. 【請求項７】前記発電手段が、 前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
   供給のために発電を行なう発電機と、 前記発電機を駆動する発電機駆動用エンジンと、 を含んで構成された場合に、 前記発電手段を作動させた場合の発電量を、エンジン暖
   機状態に応じて設定することを特徴とする請求項６に記
   載の電気自動車の制御装置。
8. 【請求項８】前記発電手段が、 前記車両駆動用電気モータ或いは前記バッテリへの電力
   供給のために発電を行なう発電機と、 前記発電機を駆動する発電機駆動用エンジンと、 を含んで構成された場合に、 前記発電手段を作動させた場合の発電量を、触媒活性状
   態に応じて設定することを特徴とする請求項６に記載の
   電気自動車の制御装置。
9. 【請求項９】前記発電手段を作動させた場合の発電量
   を、異なるパラメータに応じて設定し、その設定された
   発電量のうち、所望の特性が得られる発電量を選択して
   設定することを特徴とする請求項６に記載の電気自動車
   の制御装置。