JP4853223B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用燃料として第１燃料と第２燃料とを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

液体燃料であるガソリンと気体燃料であるＣＮＧ（圧縮天然ガス）とを切換えて使用するデュアルフューエルエンジンであって、冷間始動時に触媒が活性化するまでは常に気体燃料を使用することにより、排気エミッション性能の向上を図ったものが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２１３３９４号公報

エンジンの使用燃料を例えばガソリンや軽油等の液体燃料と水素やＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の気体燃料とに切換え可能とし、例えば上記従来のデュアルフューエルエンジンのように排気浄化用の触媒が活性化するまでは排気エミッション性能に優れた気体燃料を使用するというように、ある条件において気体燃料を使用するデュアルフューエルエンジンにおいては、水素やＣＮＧ等の気体燃料は補給用のスタンドが少ないなど、液体燃料に比べて補給が容易でないため、必要なときに使えるように、気体燃料の消費をできるだけ抑制することが望まれる。しかし、従来の技術では、そうした必要な時のための気体燃料量の確保に関して考慮がなされていない。

また、上記従来のデュアルフューエルエンジンの場合は、気体燃料を使用するのは冷間始動時に触媒が活性化するまでの間だけであるが、それとは別に、運転者が、クリーン志向で気体燃料を使って走りたいというようなときに、スイッチ操作によって自由に燃料を切り換えることができるようにするなど、触媒未活性時以外にも乗員の意思で使用燃料の切換えができるようにしたいという要求がある。そこで、例えば車両運転席の前のインストルメントパネル（略してインパネ）に燃料切換え用のスイッチを設けて、運転者がスイッチ操作で使用燃料を選択でき、液体燃料を選択していれば常に液体燃料で走り、気体燃料を選択していれば常に気体燃料で走るようにすることが考えられている。しかし、そのように触媒未活性時以外にも気体燃料を使用できるようにしたのでは、補給が容易でない気体燃料の消費が多くなり、触媒未活性時等、本来必要な時に使用するための気体燃料を確保しづらくなる。

そして、特に、こうしたデュアルフューエルエンジンを、エンジンとは別に車両駆動用のモータを備えたハイブリッド車両に適用した場合、エンジンだけが駆動源である通常の車両に比べてエンジンの始動および停止が頻繁となるために、例えば、触媒が活性化するまで気体燃料を使用するものでは、気体燃料の消費が多くなる。

また、ハイブリッド車両の場合、エンジンの運転は車両を駆動するため以外に、モータに電力を供給するバッテリを充電するための運転もあって、モータで車両を駆動していて、車両を駆動するだけならエンジンを動かす必要がないようなときに、バッテリを充電するためにわざわざエンジンを始動させたり、エンジンを動かせて車両を駆動している状態で、バッテリを充電するために例えば燃料噴射量を増量してエンジン出力を高め、発電機の発電量を増大させてバッテリを充電するようなことを行うのであって、バッテリを充電するために余分に燃料を消費することになる。そして、気体燃料を使用しているときにバッテリを充電する機会が多いと、それだけ気体燃料の消費が多くなる。

そこで、本発明は、気体燃料等の補給が容易でない燃料を使用している時のバッテリ充電のためのエンジン駆動を抑制し、気体燃料等の補給が容易でない燃料の消費を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、使用燃料として液体燃料と気体燃料とを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、デュアルフューエルエンジンにより駆動可能な発電機と、車両の駆動トルクを出力可能なモータと、モータに電力を供給可能であるとともに発電機による発電により充電可能なバッテリと、バッテリの蓄電量に関連する値を検出する手段と、バッテリの蓄電量が所定量以下となったときにデュアルフューエルエンジンまたは発電機を制御してバッテリの充電を開始する蓄電量制御手段と、所定条件の成立および非成立に基づいてデュアルフューエルエンジンの使用燃料を選択する燃料選択手段と、前記所定量を、気体燃料が使用されている時に比べ液体燃料が使用されている時の方が大きくなるように設定する充電開始蓄電量設定手段を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置を提供する。

このハイブリッド車両の制御装置によれば、所定条件の成立および非成立に基づいてデュアルフューエルエンジンの使用燃料が選択される。また、バッテリの蓄電量が所定量以下となったときに、バッテリの充電を開始するためのデュアルフューエルエンジンまたは発電機が制御されて、バッテリが充電される。そして、その所定量（バッテリ充電開始のしきい値）は、気体燃料が使用されている時に比べ液体燃料が使用されている時の方が大きくなるように設定される。そのため、液体燃料が使用されている時に比べて、気体燃料が使用されている時にはバッテリを充電する頻度が減り、その分、バッテリ充電のためのエンジンの出力アップに伴う燃料消費の増加を抑制でき、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができる。

そして、このハイブリッド車両の制御装置は、排気浄化用の触媒の活性状態に関連する値を検出して触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段を備え、触媒が活性化されていないことが所定条件で、燃料選択手段は、触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料を選択するものであってよい。

このデュアルフューエルエンジンの制御装置によれば、触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料が選択され、それにより、触媒未活性時の排気エミッション性能が向上する。そして、バッテリの蓄電量が所定量以下となったときに、バッテリの充電を開始するためのデュアルフューエルエンジンまたは発電機が制御されて、バッテリが充電される。そして、その所定量（バッテリ充電開始のしきい値）は、気体燃料が使用されている時に比べ液体燃料が使用されている時の方が大きくなるように設定される。そのため、液体燃料が使用されている時に比べて、気体燃料が使用されている時にはバッテリを充電する頻度が減り、その分、バッテリ充電のためのエンジンの出力アップに伴う燃料消費の増加を抑制でき、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができる。

また、このハイブリッド車両の制御装置は、触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料を選択する燃料選択手段が第１の燃料選択手段で、これとは別に、触媒が活性化した後に、燃料切換えスイッチを操作することで使用燃料を選択する第２の燃料選択手段を備え、気体燃料が使用されている時に車両の運転状態に基づく所定の領域においてエンジンに供給される混合気の空燃比をその他の領域における空燃比に比べてリーン化するリーン化制御手段と、気体燃料の残量を検出する残量検出手段と、気体燃料の残量が所定量以下のときにリーン化制御手段により空燃比がリーン化される運転領域を拡大するリーン領域拡大手段と、リーン領域拡大手段による制御が実行されているときに、車両の駆動トルク不足分をバッテリからモータへの電力供給により補完する駆動トルク補完手段を備えたものとすることができ、また、触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料を選択する燃料選択手段が第１の燃料選択手段で、これとは別に、触媒が活性化した後に、燃料切換えスイッチを操作することで使用燃料を選択する第２の燃料選択手段を備え、気体燃料が使用されている時に車両の運転状態に基づく所定の領域においてエンジンに供給される混合気の空燃比をその他の領域における空燃比に比べてリーン化するリーン化制御手段と、気体燃料の残量を検出する残量検出手段と、気体燃料の残量が所定量以下のときにリーン化制御手段により空燃比がリーン化される運転領域においてリーン度合いを大きくするリーン度合い変更手段と、リーン度合い変更手段による制御が実行されているときに、車両の駆動トルク不足分をバッテリからモータへの電力供給により補完する駆動トルク補完手段を備えたものとすることができる。

これらのハイブリッド車両の制御装置によれば、触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料が選択され、それにより、触媒未活性時の排気エミッション性能が向上する。また、気体燃料が使用されている時には、所定の運転領域において空燃比がリーン化されるとともに、気体燃料の残量が所定量以下のときにはそのリーン化される運転領域が拡大され、あるいは、リーン度合いが大きくされ、それにより気体燃料の消費が抑制される。また、気体燃料によるリーン運転の領域が拡大され、あるいは、リーン度合いが大きくされるときには、それにより発生する車両の駆動トルク不足分がバッテリからモータへの電力供給により補われる。そして、バッテリの蓄電量が所定量以下となったときに、バッテリの充電を開始するためのデュアルフューエルエンジンまたは発電機が制御されて、バッテリが充電される。

このように、気体燃料の残量が少ないときにリーン運転領域を拡大し、あるいは、リーン度合いを大きくし、その際のトルク不足分をバッテリからの電力で埋め合わせる制御を行うと、バッテリ蓄電量の低下が激しくなる。そのため、気体燃料使用時のバッテリ充電開始のしきい値（所定量）が高いと、バッテリ充電のためのエンジンの始動や出力アップが頻繁に行われることとなって、気体燃料の消費が増え、気体燃料の消費抑制のためのリーン運転領域を拡大したり、リーン度合いを大きくする意味の無いものとなってしまう。しかし、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、気体燃料が使用されている時に比べ液体燃料が使用されている時の方が、バッテリ充電開始のしきい値（所定量）が大きくなるように設定される。そのため、気体燃料が使用されている時にはバッテリを充電する頻度が減り、その分、バッテリ充電のためのエンジンの出力アップに伴う燃料消費の増加を抑制でき、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができる。

気体燃料の残量が少ないときにはバッテリからの電力の持ち出しが多くなるが、液体燃料使用時にはバッテリ充電開始のしきい値（所定量）が大きいため、頻繁にバッテリを充電することになり、液体燃料使用時にバッテリの蓄電量を十分に高めておくことができ、そのため、気体燃料使用時のバッテリ充電のためのエンジン駆動の抑制が可能である。

また、このハイブリッド車両の制御装置は、気体燃料が使用されている状態でバッテリの蓄電量が前記所定量（第２燃料使用時の蓄電量制御手段よる制御の所定量）以下となったときには使用燃料を液体燃料に切換える第３の燃料選択手段を備えたものとすることができる。

この場合、気体燃料使用時にバッテリ蓄電量が所定量以下となった時には、使用燃料が自動的に液体燃料に切り換わる。そのため、バッテリの過放電を防止しつつ、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができる。

このように本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、気体燃料等の補給が容易でない燃料を使用している時のバッテリ充電開始のしきい値（所定量）を小さくすることで、気体燃料等の補給が容易でない燃料を使用している時のバッテリ充電のためのエンジン駆動を抑制し、気体燃料等の補給が容易でない燃料の消費を抑制することができる。

そして、このハイブリッド車両の制御装置は、第１燃料が液体燃料で、第２燃料が気体燃料で、触媒が活性化されていないときに使用燃料として第２燃料を選択するものとして、触媒未活性時の排気エミッション性能を向上させることができるとともに、気体燃料が使用されている時のバッテリ充電の頻度を減らして、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができ、また、特に、気体燃料の残量が所定量以下のときには気体燃料使用時のリーン運転領域を拡大し、あるいはリーン度合いを大きくすることで、触媒が活性化されるまでの使用に支障が生じないよう気体燃料の消費を抑制することができ、そのリーン運転領域を拡大する制御やリーン度合いを大きくする制御を、触媒の活性状態とは別の条件に基づいて気体燃料が選択されているときのみ行うようにすることで、触媒活性化を促進しつつ、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができ、また、気体燃料使用時にリーン領域を拡大したりリーン度合いを大きくすることによる車両の駆動トルク不足分を、バッテリからモータへの電力供給により補うことができる。

また、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、気体燃料使用時にバッテリ蓄電量が所定量以下となった時には、使用燃料が自動的に液体燃料に切り換わるようにすることで、バッテリの過放電を防止しつつ、補給が容易でない気体燃料の消費を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図９は本発明の実施形態を示している。図１はこの実施形態のデュアルフューエルエンジンを搭載したハイブリッド車両の駆動システムの全体図、図２はデュアルフューエルエンジンの制御ブロック図、図３はデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御の基本概念説明図、図４はデュアルフューエルエンジンの水素使用時のエンジン運転マップをグラフ化した図、図５はバッテリ蓄電量の制御マップをグラフ化した図である。また、図６は実施形態の第１例におけるデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御および車両駆動制御のフローチャートであり、図７は実施形態の第２例におけるデュアルフューエルエンジンの水素使用時の水素残量が少ない場合に選択するエンジン運転マップの一例をグラフ化した図、図８は実施形態の第２例におけるデュアルフューエルエンジンの水素使用時の水素残量が少ない場合に選択するエンジン運転マップの他の例をグラフ化した図、図９は実施形態の第２例におけるデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御および車両駆動制御のフローチャートである。

ここに示す実施形態は、ガソリン（第１燃料）と水素（第２燃料）とを切換えて運転可能なデュアルフューエルエンジンを、エンジンの駆動力を直接車軸に伝達して車両を駆動するのではなく、モータで車両を駆動し、そのモータに供給する電力を発電するためにエンジンを動かすハイブリッドシステム（シリーズハイブリッドという）のハイブリッド車両に搭載したものである。

このハイブリッド車両の駆動システムは、図１に示すとおりで、エンジン１（デュアルフューエルエンジン）と、ガソリン燃料タンク２および水素燃料タンク３と、ガソリン燃料タンク２からエンジン１にガソリンを供給するガソリン供給通路４および水素燃料タンク３からエンジン１に水素を供給する水素供給通路５と、エンジン１の出力軸６によって駆動されるジェネレータ（発電機）７と、デフ（デファレンシャル）８を介して車軸９を駆動するモータ（電動機）１０と、モータ駆動用の電力を蓄電するバッテリ（高電圧バッテリ）１１と、交流電流を直流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ１２と、ジェネレータ７で発電された交流電流を直流に変換するためにＡＣ−ＤＣコンバータ１２へ流す電流経路１３と、直流電流を交流に変換するＤＣ−ＡＣコンバータ１４と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流をバッテリ１１へ流す電流経路１５と、この電流経路１５から分かれてＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流およびバッテリ１１からの直流電流をＤＣ−ＡＣコンバータ１４へ流す電流経路１６と、ＤＣ−ＡＣコンバータ１４からの交流電流をモータ１０へ供給する電流経路１７とで構成されている。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流をバッテリ１１へ流す電流経路１５には、図示していないがＤＣ−ＡＣコンバータ１４への電流経路１６の分岐点よりもバッテリ１１側に、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流を蓄電するよう高電圧バッテリ１１側に流す位置と、そのままＤＣ−ＡＣコンバータ１４を介してモータ１０に供給する位置とに切換えるバッテリ切換えスイッチが設けられている。

そして、このハイブリッド車両の運転形態は次のとおりである。
エンジン１は常に動いているわけではなく、車両の始動時や低トルクの場合は、それほど大きな駆動力は必要ないので、わざわざエンジン１を動かすことはせず、高電圧バッテリ１１の電力をＤＣ−ＡＣコンバータ１６を介してモータ１０に供給して車両を駆動する。

一方、トルクが大きくなって、中トルクの状態になると、バッテリ１１からどんどん電力を持ち出していると、バッテリ１１の蓄電量が減ってくるので、その場合はエンジン１を動かして、エンジン１によりジェネレータ７を駆動し、ジェネレータ７の発電電力をモータ１０に供給して車両を駆動する。

そして、さらにトルクが大きくなって、高トルクの状態になると、エンジン１による発電量だけではまかないきれないということで、エンジン１の駆動によりジェネレータ７で発電した電力とバッテリ１１の電力の両方をモータ１０に供給して車両を駆動する。

そして、このシリーズハイブリッドのシステムにおいて、エンジン１は、図２に示すように、一対のロータハウジング１０１，１０２と、その内周面に沿い、出力軸６（エキセントリックシャフト）に支持されて回転する２つのロータ１０３，１０４を備えた２ロータのロータリーエンジン（図２には一対のロータハウジング１０１，１０２が左右に展開され模式的に示されている）であって、吸気通路１０５の上流側の共通通路部分にスロットル弁１０６が設けられ、スロットル弁１０６を駆動するスロットル弁アクチュエータ１０７が配置されている。そして、吸気通路１０５の下流側の２つに分岐した独立通路部分に、ポート噴射を行うガソリン用の燃料噴射弁１０８，１０９が設けられ、また、ロータハウジング１０１，１０２に、燃焼室内に燃料を噴射するよう水素用の燃料噴射弁１１０，１１１が設置されている。また、点火プラグ１１２，１１３；１１４，１１５が各ロータハウジング１０１，１０２にそれぞれ２つずつ設置されている。そして、これらスロットル弁アクチュエータ１０７、ガソリン用の燃料噴射弁１０８，１０９、水素用の燃料噴射弁１１０，１１１、および点火プラグ１１２，１１３；１１４，１１５を、コンピュータ（ＰＣＭ）１２０で制御するようエンジン制御系が構成されている。

このコンピュータ（ＰＣＭ）１２０には、スロットル制御、空燃比制御、点火時期制御等のための各種信号がそれ自体従来公知のエンジンと同様に入力されるのに加えて、バッテリ電流・電圧センサ１２１と、水素燃料タンク３の圧力センサ１２２と、ガソリン燃料タンク２の燃料センサ１２３と、インパネ（インストルメントパネル）に設けられた燃料切換えスイッチ１２４と、触媒温度センサ１２５のそれぞれの検出信号が入力される。そして、コンピュータ（ＰＣＭ）１２０は、それら入力信号に基づいてＡＣ−ＤＣコンバータ１２およびＤＣ−ＡＣコンバータ１４の制御によりモータ１０に供給する電力を制御し、バッテリ切換え用のスイッチを制御し、燃料切換え用の弁を制御する。

バッテリ電流・電圧センサ１２１は、バッテリ１１に付設されたもので、バッテリ１１に入ってくる電力とバッテリ１１から出て行く電力を電流と電圧から求め、バッテリ１１の蓄電量を検出する。また、触媒温度センサ１２５は、触媒に付設されて触媒温度を直接検出するものである。ただし、触媒温度は排気温度から推定するようにしてもよい。

このエンジン１は、使用燃料をガソリンと水素とに切換えて運転するもので、エンジン始動時で触媒が活性化するまでは、排気エミッション性能を高めるため自動的に水素を使用し、触媒が活性化した後は、運転者がガソリンを選択しておれば、ガソリンに切換え、水素を選択しておれば、そのまま水素を使用する。また、触媒が活性化していないときでも、水素が燃料切れであれば、ガソリンで始動する。また、水素を使用していて、水素が燃料切れになったら、自動的にガソリンに切換え、ガソリンを使用していて、ガソリンが燃料切れになったら、自動的に水素に切換える。また、このエンジン１は、触媒が活性化された後は、運転者がインパネの燃料切換えスイッチ１２４を操作することで、燃料を切換えることができる。現在どの燃料を使用しているかは、スピードメータなどがついている表示部分に表示が出る。

また、このエンジン１では、図３に示すように、水素の残量が、インジェクタからの水素噴射不可能な燃料切れの状態（第１所定量以下）のときに、水素の使用を禁止して使用燃料をガソリンに切換える。

また、触媒が活性化するまで使用する水素の確保を目的として、水素の残量が少なくなって、燃料切れの状態に近い状態になったときには、運転者の燃料切換えスイッチ１２４による使用燃料の切換えを禁止する。そして、触媒未活性時以外は使用燃料をガソリンにする。そして、燃料切れランプを点灯して運転者に水素の補給を促す。

それより水素の残量が多い（第２所定量より多い）場合には、触媒未活性時の水素の使用も、運転者のスイッチ操作による水素の使用も、両方とも可能である。

そして、このエンジン１では、水素を使用して運転する時は、空燃比のマップとして、エンジンの回転数（ｒｐｍ）と要求トルク（Ｎｍ）のグラフで示す図４のエンジン運転マップ（マップＡ）を選択し、リッチ運転とリーン運転とに切り分けて運転する。

水素はガソリンに比べて排気エミッション性能がはるかに良い。ただ、水素の場合は、リーン運転にすると、トルクが出なくなるので、ある程度リッチ運転の領域を設けなければならない。しかし、水素運転で空燃比をリッチにすると、燃焼温度が上がって、ＮＯｘが発生しやすい。そのため、リッチ運転とリーン運転の切り分けを行うのである。

具体的には、図４に示すように、かなりトルクが必要な領域をリッチ運転の領域とし、この領域では、λ（空気過剰率）＝０．９〜１．０で運転する。そして、アイドリング時等、負荷が低い（要求トルクが小さい）の領域をリーン運転領域とし、λ＝２．０位で運転する。一方、アイドリング時でも、エアコンが最強にかかっているなど負荷が高い（要求トルクが大きい）ときは、λ＝１．８程度でリーン運転する。また、エンジン回転数が上がると、水素の場合、着火性が良いために、異常燃焼が起こるという問題があり、特に燃料が濃いと異常燃焼が起こりやすいということで、エンジン回転数が高い領域では本来はリッチ運転にしてトルクを出したいところではあるが、やむを得ず、λ＝１．５〜１．６でリーン運転する。

そして、この実施形態のハイブリッド車両では、バッテリ１１の蓄電量が少なくなり、充電しないといけないという状態になったら、エンジン１または発電機７を制御してバッテリ１１を充電する。その際、もしエンジン１が動いていない状態、例えば、低トルクで走っていて、バッテリ１１の充電量がどんどん下がってきたような状態の場合には、エンジン１を始動させて、バッテリ１１を充電させる。また、バッテリ１１の蓄電量が少なくて充電しないといけないという状態になったときに、既にエンジン１が動いている状態、例えば、高トルクで、エンジン１の駆動によりジェネレータ７で発電した電力とバッテリ１１の電力の両方をモータ１０に供給している状態で、バッテリ１１の蓄電量が減ってきた場合には、中トルクの状態になるのを待って、モータ１０が必要とする電力以上の発電量が得られるようにエンジン１を駆動し、ジェネレータ７の発電量をなるべく高い値に保って、その余剰分の電力をバッテリ１１に供給し、バッテリ１１を充電する。

そして、そのバッテリ１１の蓄電量が少なくなり、充電しないといけないという状態、つまり、バッテリ１１の蓄電量が、バッテリ充電開始のしきい値である所定量以下となったかどうかは、バッテリ容量ＳＯＣの値で判定し、バッテリ１１の蓄電量が所定量（バッテリ充電開始のしきい値）以下となったときにエンジン１またはジェネレータ７を制御してバッテリ１１の充電を開始する。そして、その所定量（バッテリ充電開始のしきい値）は、水素運転時に比べガソリン運転時の方が大きくなるような設定とする。

つまり、図５に示すように、ガソリン運転時には、バッテリ充電開始のしきい値をバッテリ容量ＳＯＣの値にして例えば６０％の設定とし、バッテリの蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）が６０％まで下がったら、充電を開始する。そして、エンジン１が動いていない場合はエンジン１を始動させ、エンジン１が動いている場合は燃料噴射量を増量させて、余分の電力を発生させ、バッテリ１１を充電する。また、バッテリ１１の蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）が例えば７０％に達したら、これ以上充電すると、過充電状態になって、バッテリ１１の性能が劣化しやすくなるという特性があるので、バッテリ１１の充電を停止する。ガソリン運転時には、例えばこのようにバッテリ１１の蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）６０％を下限値とし、７０％を上限値として、６０〜７０％の範囲内になるようにバッテリ充電量を制御する。

一方、水素運転時には、バッテリ充電開始のしきい値をバッテリ容量ＳＯＣの値にして例えば３０％の設定とし、バッテリの蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）が３０％まで下がったら、充電を開始する。そして、バッテリ１１の蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）が例えば７０％に達したら、充電を停止する。つまり、水素運転時には、例えばこのようにバッテリ１１の蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）の３０％を下限値とし、７０％を上限値として、３０〜７０％の範囲内になるようにバッテリ充電量を制御する。このように、下限値を３０％に減らすことで、水素運転時には蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）が３０％になるまでバッテリ１１の充電のためのエンジン始動や、燃料噴射量の増量は行われないことになり、水素の消費が抑制される。

また、図５に示すように、バッテリ１１の蓄電量（バッテリ容量ＳＯＣ）が３０％以下では、過放電の状態で、バッテリ使用不可となる。この実施形態では、水素が使用されている状態でバッテリ１１の蓄電量が３０％以下となったときには、使用燃料が自動的にガソリンに切り換わるよう制御される。

この実施形態の燃料切換え制御および車両駆動制御は、具体例として、第１例と第２例がある。その内、第１例の制御の手順は、図６のフローチャートに示すとおりで、スタートすると、まず、ステップＳ１０１で、車速とアクセル開度から、車両の要求トルクを算出し、次いで、ステップＳ１０２で、バッテリ蓄電量の値を読み込む。そして、ステップＳ１０３で、車両の要求トルクとバッテリ蓄電量に基づいて、エンジン運転要求があるかどうかを判定する。

そして、車両の要求トルクが大きい（所定値以上）か、バッテリ蓄電量が少ない（所定量以下）かのいずれでもないときは、エンジン運転要求が無いと判定し、その場合は、ステップＳ１０４で、バッテリからの電力供給によりモータを駆動する（このときエンジンは動かさない）。

また、車両の要求トルクが大きい（所定値以上）というとき、あるいは、バッテリ蓄電量が少ない（所定量以下）というときは、エンジン運転要求があると判定し、その場合は、ステップＳ１０５で、触媒温度（触媒温度センサの検出値）を読み込み、ステップＳ１０６で、触媒温度が触媒活性化温度に達しているかどうかを判定する。

そして、触媒活性化温度に達していない場合は、ステップＳ１０７で、使用燃料として水素を選択する。そして、ステップＳ１０８で、マップＡ（図４の水素使用時のエンジン運転マップ）に基づいてエンジンを制御し、リターンする。

また、触媒活性化温度に達している場合は、ステップＳ１０９で、燃料切換えスイッチにより選択されている燃料が何であるかを読み込む。

そして、ステップＳ１１０で、水素が選択されているかどうかを判定する。そして、水素が選択されていない場合は、ステップＳ１１１で、ガソリンを選択し、ステップＳ１１２で、ガソリン使用時のマップに基づいてエンジンを制御し、リターンする。

また、水素が選択されている場合は、ステップＳ１１３で、バッテリ蓄電量が下限値（バッテリ容量ＳＯＣの３０％）以下かどうかを判定する。

そして、バッテリ蓄電量が下限値（バッテリ容量ＳＯＣの３０％）に達していない場合は、ステップＳ１１４で、マップＡ（図４の水素使用時のエンジン運転マップ）に基づいてエンジンを制御し、リターンする。

また、バッテリ蓄電量が下限値（バッテリ容量ＳＯＣの３０％）に達している場合は、ステップＳ１１５で、使用燃料としてガソリンを選択し、ステップＳ１１６で、ガソリン使用時のマップに基づいてエンジンを制御する。そして、リターンする。

次に、この実施形態の燃料切換え制御および車両駆動制御の第２例を説明する。
この例では、燃料切換えスイッチ１２４の操作で水素を使用していて、水素の残量が少なくなってきた場合（水素の残量が所定量以下のとき）には、なるべく水素をとっておきたい、なるべく水素の消費を減らしたいということで、水素の消費を抑制するよう、空燃比のマップとして、エンジンの回転数（ｒｐｍ）と要求トルク（Ｎｍ）のグラフで示す図７あるいは図８のエンジン運転マップ（マップＢ）を選択して、図４のエンジン運転マップ（マップＡ）による制御に比べて、リーン運転領域を拡大し、あるいはリーン運転領域におけるリーン度合いを大きくする制御を行う。

図７のエンジン運転マップでは、図４のエンジン運転マップ（マップＡ）を基準として、低負荷側のλ＝２．０のリーン運転領域を高トルク側に拡大し、高回転側のλ＝１．５〜１．６のリーン運転領域を低回転側に拡大している。

また、図８のエンジン運転マップでは、図４のエンジン運転マップ（マップＡ）を基準として、リッチ運転領域およびリーン運転領域そのものは変えないで、低負荷側のλ＝２．０のリーン運転領域のリーン度合いを、λ＝２．５程度と大きくし、高回転側のλ＝１．５〜１．６のリーン運転領域のリーン度合いを、λ＝２．０〜２．１と大きくする。

ただし、水素の残量が少ないときの上記制御を、触媒未活性状態での水素使用時に行うと、リーン運転領域が拡大し、あるいはリーン度合いが大きくなることで、排気温度が下がり、触媒活性化までの時間が長くなる。そのため、触媒未活性状態での水素使用時にはこの制御は行わない。触媒が活性化していないときには、たとえ水素の残量が少なくても、図４のマップＡで運転する。

そして、このリーン運転領域を拡大する、あるいはリーン度合いを大きくする制御を実行しているときには、車両の駆動トルク不足分をバッテリ１１からモータ１０への電力供給により補完する。

このように、水素の残量が少ないときに水素運転時のリーン運転領域を拡大し、あるいは、リーン度合いを大きくし、その際のトルク不足分をバッテリからの電力で埋め合わせる制御を行うと、バッテリ蓄電量の低下が激しくなるが、水素使用時には上述のようにバッテリ充電開始のしきい値であるバッテリ蓄電量の下限値が下がるため、バッテリ充電のためのエンジン駆動が抑制され、水素の消費が抑制される。また、水素使用時の充電抑制によるバッテリ蓄電量の減少は、ガソリン使用時の充電により十分に補うことができる。

この第２例の燃料切換え制御および車両駆動制御の手順は、図９のフローチャートに示すとおりで、スタートすると、まず、ステップＳ２０１で、車速とアクセル開度から、車両の要求トルクを算出し、次いで、ステップＳ２０２で、バッテリ蓄電量の値を読み込む。そして、ステップＳ２０３で、車両の要求トルクとバッテリ蓄電量に基づいて、エンジン運転要求があるかどうかを判定する。

そして、車両の要求トルクが大きい（所定値以上）か、バッテリ蓄電量が少ない（所定量以下）かのいずれでもないときは、エンジン運転要求が無いと判定し、その場合は、ステップＳ２０４で、バッテリからの電力供給によりモータを駆動する（このときエンジンは動かさない）。

また、車両の要求トルクが大きい（所定値以上）というとき、あるいは、バッテリ蓄電量が少ない（所定量以下）というときは、エンジン運転要求があると判定し、その場合は、ステップＳ２０５で、触媒温度（触媒温度センサの検出値）を読み込み、ステップＳ２０６で、触媒温度が触媒活性化温度に達しているかどうかを判定する。

そして、触媒活性化温度に達していない場合は、ステップＳ２０７で、使用燃料として水素を選択する。そして、ステップＳ２０８で、マップＡ（図４の水素使用時のエンジン運転マップ）に基づいてエンジンを制御し、リターンする。

また、触媒活性化温度に達している場合は、ステップＳ２０９で、燃料切換えスイッチにより選択されている燃料が何であるかを読み込む。

そして、ステップＳ２１０で、水素が選択されているかどうかを判定し、水素が選択されていない場合は、ステップＳ２１１で、ガソリンを選択し、ステップＳ２１２で、ガソリン使用時のマップに基づいてエンジンを制御し、リターンする。

また、水素が選択されている場合は、ステップＳ２１３で、バッテリ蓄電量が下限値（バッテリ容量ＳＯＣの３０％）以下かどうかを判定する。

そして、バッテリ蓄電量が下限値（バッテリ容量ＳＯＣの３０％）に達していない場合は、ステップＳ２１４で、マップＢ（図７のエンジン運転マップあるいは図８のエンジン運転マップ）を選択中かどうかを判定し、マップＢ選択中でない場合は、ステップＳ２１５で、マップＡ（図４の水素使用時のエンジン運転マップ）に基づいてエンジンを制御し、リターンする。

また、マップＢ選択中の場合は、ステップＳ２１６で、マップＢ（図７のエンジン運転マップあるいは図８のエンジン運転マップ）に基づいてエンジンを制御し、ステップＳ２１７で、不足トルク分をバッテリアシストで補完する処理を行って、リターンする。

また、バッテリ蓄電量が下限値（バッテリ容量ＳＯＣの３０％）に達している場合は、ステップＳ２１８で、使用燃料としてガソリンを選択し、ステップＳ２１９で、ガソリン使用時のマップに基づいてエンジンを制御する。そして、リターンする。

以上、実施形態を図示の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、様々な形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態は、シリーズハイブリッド自動車の場合であるが、本発明は、エンジンの出力をそのまま車両に駆動力として伝達する方式のハイブリッド車両にも適用できる。

エンジンの使用燃料としては、液体燃料として軽油等を使用するものであってよく、気体燃料としてＣＮＧ等を使用するものであってもよい。

また、応用例として、使用燃料は、２つの種類の異なる液体燃料であってもよく、２つの種類の異なる気体燃料であってもよい。

また、上記実施形態では、燃料切換え条件として、運転者がインパネの切換えスイッチを操作するものとしたが、他に、車両の要求トルクが小さいときにはエンジントルクの出にくい水素に自動的に切換え、要求トルクが大きいときにはエンジントルクの出るガソリンに自動的に切換えるものであってもよい。また、このような切換え条件を複数備えたものであってもよい。

本発明の実施形態のハイブリッド車両の駆動システムの全体図である。 本発明の実施形態におけるデュアルフューエルエンジンの制御ブロック図である。 本発明の実施形態におけるデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御の基本概念説明図である。 本発明の実施形態におけるデュアルフューエルエンジンの水素使用時のエンジン運転マップをグラフ化した図である。 本発明の実施形態のハイブリッド車両におけるバッテリ蓄電量の制御マップをグラフ化した図である。 本発明の実施形態（第１例）におけるデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御および車両駆動制御のフローチャートである。 本発明の実施形態（第２例）におけるデュアルフューエルエンジンの水素使用時の水素残量が少ない場合に選択するエンジン運転マップの一例をグラフ化した図である。 本発明の実施形態（第２例）におけるデュアルフューエルエンジンの水素使用時の水素残量が少ない場合に選択するエンジン運転マップの他の例をグラフ化した図である。 本発明の実施形態（第２例）におけるデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御および車両駆動制御のフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン（デュアルフューエルエンジン）
２ ガソリン燃料タンク
３ 水素燃料タンク
７ ジェネレータ（発電機）
８ デフ
９ 車軸
１０ モータ（電動機）
１１ バッテリ（高電圧バッテリ）
１２ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１４ ＤＣ−ＡＣコンバータ
１０８、１０９ ガソリン用の燃料噴射弁
１１０，１１１ 水素用の燃料噴射弁
１２０ コンピュータ（ＰＣＭ）
１２１ バッテリ電流・電圧センサ
１２２ 水素燃料タンクの圧力センサ
１２３ ガソリン燃料タンクの燃料センサ
１２４ 燃料切換えスイッチ
１２５ 触媒温度センサ

Claims (5)

1. 使用燃料として液体燃料と気体燃料とを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記デュアルフューエルエンジンにより駆動可能な発電機と、
   車両の駆動トルクを出力可能なモータと、
   該モータに電力を供給可能であるとともに前記発電機による発電により充電可能なバッテリと、
   該バッテリの蓄電量に関連する値を検出する手段と、
   該バッテリの蓄電量が所定量以下となったときに前記デュアルフューエルエンジンまたは前記発電機を制御して前記バッテリの充電を開始する蓄電量制御手段と、
   所定条件の成立および非成立に基づいて前記デュアルフューエルエンジンの使用燃料を選択する燃料選択手段と、
   前記所定量を、気体燃料が使用されている時に比べ液体燃料が使用されている時の方が大きくなるように設定する充電開始蓄電量設定手段を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 排気浄化用の触媒の活性状態に関連する値を検出して触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段を備え、前記所定条件は前記触媒が活性化されていないことで、前記燃料選択手段は、前記触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料を選択するものであることを特徴とする請求項１のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料を選択する燃料選択手段が第１の燃料選択手段で、これとは別に、前記触媒が活性化した後に、燃料切換えスイッチを操作することで使用燃料を選択する第２の燃料選択手段を備え、
   気体燃料が使用されている時に車両の運転状態に基づく所定の領域において当該エンジンに供給される混合気の空燃比をその他の領域における空燃比に比べてリーン化するリーン化制御手段と、
   気体燃料の残量を検出する残量検出手段と、
   気体燃料の残量が所定量以下のときに前記リーン化制御手段により空燃比がリーン化される運転領域を拡大するリーン領域拡大手段と、
   前記リーン領域拡大手段による制御が実行されているときに、車両の駆動トルク不足分を前記バッテリから前記モータへの電力供給により補完する駆動トルク補完手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記触媒が活性化されていないときに使用燃料として気体燃料を選択する燃料選択手段が第１の燃料選択手段で、これとは別に、前記触媒が活性化した後に、燃料切換えスイッチを操作することで使用燃料を選択する第２の燃料選択手段を備え、
   気体燃料が使用されている時に車両の運転状態に基づく所定の領域において当該エンジンに供給される混合気の空燃比をその他の領域における空燃比に比べてリーン化するリーン化制御手段と、
   気体燃料の残量を検出する残量検出手段と、
   気体燃料の残量が所定量以下のときに前記リーン化制御手段により空燃比がリーン化される運転領域においてリーン度合いを大きくするリーン度合い変更手段と、
   前記リーン度合い変更手段による制御が実行されているときに、車両の駆動トルク不足分を前記バッテリから前記モータへの電力供給により補完する駆動トルク補完手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 気体燃料が使用されている状態で前記バッテリの蓄電量が前記所定量以下となったときには使用燃料を液体燃料に切換える第３の燃料選択手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のハイブリッド車両の制御装置。

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