JP5233447B2 - ハイブリッド自動車の制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの駆動で発電された電力によってモータを駆動するハイブリッド自動車に関し、特に、蒸発燃料供給時における制御方法及びその装置に関するものである。

環境問題、特に、ＣＯ_２低減の観点から、エンジンと電動モータとの２系統の走行を可能にしたハイブリッド自動車に関する提案が従来からなされている。
また、更なるエミッション改善を狙いとして、電動モータを用いると共に、ガソリンと水素とを切替え可能したデュアルフューエルエンジンに関する提案もなされている。

前記のようにモータ走行が可能であっても、エンジンによる運転は動力源としての発電を行うために必要であることから、エミッション対策は依然として主要な改善領域であり、現時点、種々の課題が存在している。
例えば、特許文献１には、運転者の選択によって燃料であるガソリンと水素とを切替え可能なデュアルフューエルエンジンにおいて、触媒未活性時には水素の残量が所定値以下でない限りは使用燃料を水素とすると共に、触媒活性化後で、且つ所定の状態では燃料切替えを禁止して強制的にガソリンを使用する技術が記載されている。

特許文献１では、触媒未活性時のエミッション性を向上しつつ、水素燃料が少ない時は、触媒活性時に水素燃料の使用を抑え、積極的にガソリン燃料を使用することで触媒未活性時に必要となる水素燃料を確保することができる。

特許文献２には、運転者の選択によって燃料であるガソリンと水素とを切替え可能なデュアルフューエルエンジンにおいて、水素運転モードであって、キャニスタトラップが所定値以上となりパージすべき条件となった場合に、エンジンに供給される空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定した上でパージを行うことにより、パージに伴って発生するトルク増加を軽減する技術が記載されている。

特許文献２では、パージ実行時であっても、運転モードを強制的に水素からガソリンへの切替えを禁止するため、エンジン出力特性の変化によるトルク変動を抑制でき、更に、パージによるエンジンのトルク増加を空燃比のリーン化で相殺することができる。

特開２００８−８８８６４号公報 特開２００７−１６２６３２号公報

特許文献１に提案されるように、冷間始動時、触媒が活性化するまで水素燃料を使用することにより、ガソリン燃料を使用するときに比べてエミッション性改善を図ることができる。
しかしながら、使用する燃料は運転者が選択できたとしても、ガソリンタンク内に発生する蒸発燃料は運転状態や環境要因によって様々な発生形態があり、発生自体を禁止することは困難である。

運転者が、クリーン志向で積極的に水素燃料を選択したとしても、触媒が活性化していない時期に蒸発燃料の供給、所謂パージの実行を行うとＨＣの分離浄化が充分に行えず、未浄化の排気ガスが大気中に排出されることになる。特に、水素燃料を選択している場合、空燃比をリーンとした希薄燃焼とされることが多く、低回転のリーン運転では排気温度が３００℃を下回ることがある。このような場合、更に、触媒への入力熱量が少なくなり、ＨＣの未浄化傾向が一層顕著になる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン低温時の浄化性能向上とバッテリの充電効率向上の両立を図ることにある。

請求項１の発明は、エンジンの駆動力で発電可能なジェネレータと、充放電可能なバッテリと、蒸発燃料を前記エンジンに供給する蒸発燃料供給手段とを有し、前記バッテリの電力で駆動されるモータによって走行可能なハイブリッド自動車の制御方法において、バッテリの充電量が大きいほど、このバッテリからの放電量を増加させる第１ステップと、エンジンへの蒸発燃料供給の要否を判定する第２ステップと、蒸発燃料供給要と判断され、且つエンジンの低温時に、バッテリの充電量が所定値未満の時にエンジン出力を増加する一方、バッテリの充電量が所定値以上の時にバッテリの電力でモータを駆動する走行に切替える第３ステップと、前記第３ステップによってエンジン出力を増加した時に発電された電力を前記バッテリに充電する第４ステップと、前記第４ステップの実行時、エンジンの排気通路に配置された触媒が活性化温度に達した場合、蒸発燃料をエンジンに供給する第５ステップとを有することを特徴とするものである。

請求項１の発明では、バッテリの充電量が大きいほど、このバッテリから使用する電力（放電量）を増加して積極的に消費している。更に、エンジンの低温時に、蒸発燃料供給の要求があった場合、エンジン出力増加によって排気ガスを昇温すると共に、発電された電力の一部をバッテリに充電している。

請求項２の発明は、請求項１において、バッテリに充電された電力でモータを駆動するモータ駆動領域を有し、第１ステップは、バッテリの充電量が大きいほどモータ駆動領域を拡大することを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２において、前記エンジンは第１燃料とこの第１燃料より燃焼温度の低い第２燃料とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンであり、第２燃料による運転を行う場合、第１燃料による運転時と比べて、第１ステップのモータ駆動領域を拡大すると共に、第３ステップの出力増加量を大きくすることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１において、蒸発燃料供給要と判定した場合、前記バッテリを駆動源とする触媒加熱手段による加熱を行う第６ステップを有することを特徴とするものである。

請求項５の発明は、エンジンの駆動力で発電可能なジェネレータと、充放電可能なバッテリと、蒸発燃料を前記エンジンに供給する蒸発燃料供給手段と、前記エンジンの排気通路に配置された触媒とを有し、前記バッテリの電力で駆動されるモータによって走行可能なハイブリッド自動車の制御装置において、前記バッテリの充電量を検知する充電量検出手段と、前記バッテリの充電量が大きいほど放電量を増加させる放電量増加手段と、蒸発燃料供給の要否を判定する蒸発燃料供給判定手段と、前記蒸発燃料供給判定手段により蒸発燃料供給要と判断され、且つエンジンの低温時にバッテリの充電量が所定値未満の時にエンジンの出力を増加する出力増加手段と、前記出力増加手段によってエンジン出力増加中に発電された電力を前記バッテリに充電するバッテリ充電手段と、前記蒸発燃料供給判定手段により蒸発燃料供給要と判定されたとき、エンジンの低温時にバッテリの充電量が所定値以上の時に、バッテリの電力でモータを駆動する走行に切替える電力切替手段とを有し、前記バッテリ充電手段による前記バッテリへの充電実行時、前記触媒が活性温度に達した場合、前記蒸発燃料供給手段によって蒸発燃料をエンジンに供給することを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項５において、バッテリに充電された電力でモータを駆動するモータ駆動領域を有し、放電量増加手段は、バッテリの充電量が大きいほどモータ駆動領域を拡大することを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項６において、前記エンジンは第１燃料とこの第１燃料より燃焼温度の低い第２燃料とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンであり、第２燃料による運転を行う場合、第１燃料による運転時と比べて、放電量増加手段はモータ駆動領域を拡大すると共に、出力増加手段による出力増加量を大きくすることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項５において、バッテリを駆動源とする触媒加熱手段を有し、蒸発燃料供給要と判定した場合、触媒加熱手段による加熱を行うことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、エンジンの駆動力で発電可能なジェネレータと、充放電可能なバッテリと、蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段とを有し、バッテリの電力で駆動されるモータによって走行可能なハイブリッド自動車の制御方法において、バッテリの充電量が大きいほど、このバッテリからの放電量を増加させる第１ステップと、エンジンへの蒸発燃料供給の要否を判定する第２ステップと、蒸発燃料供給要と判断され、且つエンジンの低温時に、バッテリの充電量が所定値未満の時にエンジン出力を増加する一方、バッテリの充電量が所定値以上の時にバッテリの電力でモータを駆動する走行に切替える第３ステップと、第３ステップによってエンジン出力を増加した時に発電された電力をバッテリに充電する第４ステップと、第４ステップの実行時、エンジンの排気通路に配置された触媒が活性化温度に達した場合、蒸発燃料をエンジンに供給する第５ステップとを有するため、エンジン低温時の排気浄化性能向上とバッテリの充電効率向上の両立を図ることができる。

つまり、エンジン低温時に蒸発燃料供給の要求があったときには、エンジン出力を増加することで触媒を活性化して、排気浄化性能を向上すると共に、前記エンジンの運転を発電に利用してバッテリの充電効率を向上することができる。しかも、バッテリの充電量が大きいほど、このバッテリからの放電量を増加させて、予め充電容量を確保することから、出力増加に伴う過充電を防止でき、バッテリの長寿命化を図ることができる。また、エンジン低温時に蒸発燃料供給要と判定した場合であってバッテリの充電量が所定値以上の時にはバッテリの電力でモータを駆動するモータ駆動走行に切替えるため、運転領域に拘らずバッテリの充電率を効果的に下げることができる。

請求項２の発明によれば、バッテリに充電された電力でモータを駆動するモータ駆動領域を有し、第１ステップは、バッテリの充電量が大きいほどモータ駆動領域を拡大するため、バッテリの充電率を効果的に下げることができ、更に、バッテリの充電効率向上及びバッテリの長寿命化を図ることができる。

請求項３の発明によれば、前記エンジンが第１燃料とこの第１燃料より燃焼温度の低い第２燃料とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンであり、第２燃料による運転を行う場合、第１燃料による運転時と比べて、第１ステップのモータ駆動領域を拡大すると共に、第３ステップの出力増加量を大きくするため、使用燃料による排気温度に応じて最小限の制御にすることができ、燃費悪化を防止することができる。

請求項４の発明によれば、バッテリを駆動源とする触媒加熱手段を有し、蒸発燃料供給要と判定した場合、触媒加熱手段による加熱を行う第７ステップを有するため、触媒に対して排気と触媒加熱手段とから入熱があり、触媒活性の早期化が図れる。更に、バッテリの過放電を防止することができ、バッテリの長寿命化を図ることができる。

請求項５の発明によれば、エンジンの駆動力で発電可能なジェネレータと、充放電可能なバッテリと、蒸発燃料をエンジンに供給する蒸発燃料供給手段とを有し、バッテリの電力で駆動されるモータによって走行可能なハイブリッド自動車の制御装置において、バッテリの充電量を検知する充電量検出手段と、バッテリの充電量が大きいほど放電量を増加させる放電量増加手段と、蒸発燃料供給の要否を判定する蒸発燃料供給判定手段と、蒸発燃料供給要と判断され、且つエンジンの低温時にバッテリの充電量が所定値未満の時にエンジンの出力を増加する出力増加手段とを有し、出力増加手段によって発電された電力を前記バッテリに充電するため、また、エンジン低温時に蒸発燃料供給判定手段により供給要と判定した場合であってバッテリの充電量が所定値以上の時には、バッテリの電力でモータを駆動するモータ駆動走行に切替える電力切替手段を有するため、基本的に請求項１と同様の効果が得られるうえ、運転領域に拘らずバッテリの充電率を効果的に下げることができる。

請求項６の発明によれば、バッテリに充電された電力でモータを駆動するモータ駆動領域を有し、放電量増加手段は、バッテリの充電量が大きいほどモータ駆動領域を拡大するため、基本的に請求項２と同様の効果を得ることができる。

請求項７の発明によれば、前記エンジンが第１燃料とこの第１燃料より燃焼温度の低い第２燃料とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンであり、第２燃料による運転を行う場合、第１燃料による運転時と比べて、放電量増加手段はモータ駆動領域を拡大すると共に、出力増加手段による出力増加量を大きくするため、基本的に請求項３と同様の効果を得ることができる。

請求項８の発明によれば、蒸発燃料供給要と判定した場合、前記バッテリを駆動源とする触媒加熱手段による加熱を行うため、基本的に請求項４と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。

−駆動システム構成−
図１は本発明の実施例１に係るデュアルフューエルエンジンを搭載した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は水素燃料選択時における目標運転モードを示すマップ、図４は蒸発燃料のパージ制御を示すフローチャートである。

本実施例１は、ガソリン燃料（炭化水素系燃料）と水素燃料（非炭化水素系燃料）とを切替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）の車両に搭載した

ものである。

車両の駆動システムは、図１に示す通りで、２ロータ式のロータリエンジンからなるエンジン１と、ガソリン燃料タンク２及び水素燃料タンク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及び水素燃料タンク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充電するバッテリ（高電圧バッテリ）１１と、交流電流を直流に変換するための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ための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からと直流電流及びバッテリ１１からとの直流電流を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、ＤＣ−ＡＣコンバータ１４への電流経路１６の分岐点よりバッテリ１１側に、後述する電力切替部６５からの信号に基づき、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流を充電するようバッテリ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替えるバッテリ切替えスイッチ３８が設置されている。

本シリーズハイブリッド車両の基本的な運転形態は、以下の通りである。
エンジン１は常に運転しているのではなく、車両の始動時や低トルクの運転状態の場合は、大きな駆動力は不要なため、エンジン１を不作動として、バッテリ１１の電力をＤＣ−ＡＣコンバータ１４を介してモータ１０に供給して車両を駆動する。

トルクが増加し、中トルクの運転状態になると、バッテリ１１から電力が消費され、バッテリ１１の充電量が減少するため、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の発電電力をバッテリ１１を介すことなくモータ１０に供給して車両を駆動する。

更にトルクが増加し、高トルクの運転状態になると、エンジン１による発電量のみでは賄えないため、エンジン１の駆動によるジェネレータ７の発電電力とバッテリ１１に充電されている電力との両方をモータ１０に供給して車両を駆動する。

また、バッテリ１１の充電量が充電の必要なレベルまで減少した場合で、且つエンジン１が運転していない状態、例えば、低トルク走行中でバッテリ１１の充電量が急激に減少した状態では、エンジン１を始動させてバッテリ１１を充電するように構成されている。

一方、バッテリ１１の充電量が充電の必要なレベルまで減少した場合で、且つエンジン１が既に運転している状態、例えば、高トルク走行中であり、ジェネレータ７の発電電力とバッテリ１１に充電電力との両方をモータ１０に供給している状況で、バッテリ１１の充電量が急激に減少した状態には、中トルク状態になるのを待つと共に、ジェネレータ７の発電量を高い値に維持して、モータ１０が必要とする電力以上の発電を行いつつ、その余剰分の電力をバッテリ１１に充電するように構成されている。

−エンジン周辺構成−
図２に示すように、ロータ１８が配置された各ロータハウジング１９には、２つの点火プラグ２０，２１が装着されている。サイドハウジング２２には、吸気ポート２３及び排気ポート２４が形成されており、吸気ポート２３には吸気通路２５が接続されており、吸気通路２５を介して作動室２６に空気が導入される。また、排気ポート２４には排気通路２７が接続されており、排気通路２７を介して作動室２８内の排気ガスが下流側に設置される触媒２９で浄化された後排出される。以上の構成は各ロータ１８に対して同様である。

ロータ１８は、図２において時計回りに回転し、図示の状態では作動室２６は圧縮行程、作動室２８は排気行程が夫々行われる。点火プラグ２０，２１は、ロータ１８の回転方向に対して直列に、即ち、直角方向に並んで配置されており、ロータハウジング１９には点火プラグ２０，２１の夫々に対してプラグホールが形成されている。

ロータ１８の回転方向に対してトレーリング側の点火プラグ２０をロータ１８のアペックスシールが通過する際には、圧縮行程となっている作動室２６と膨張行程となっている作動室２９との圧力差が大きく、ガスが吹き抜け易いので、点火プラグ２０が燃焼室（作動室）から遠い位置に配置されている。

ロータ１８の回転方向に対してリーディング側の点火プラグ２１をロータ１８のアペックスシールが通過する際には、圧縮行程となっている作動室２６と膨張行程に入っている作動室２９との圧力差が小さいので、点火プラグ２１は燃焼室（作動室）から近い位置に配置されている。

吸気通路２５の上流側にはスロットル弁３０が配設され、更に、スロットル弁３０の上流側にはエアクリーナ３１が配置される。また、排気通路２７の下流側には、排気通路２７中の排気ガスの一部を吸気通路２５に還流するＥＧＲ装置３２が設けられている。ＥＧＲ装置３２は、排気通路２７と吸気通路２５とを連結するＥＧＲ通路３３と、このＥＧＲ通路３３に還流される排気ガスを冷却して密度を高めるＥＧＲクーラ３４と、ＥＧＲ率を制御するＥＧＲ弁３５とを備える。更に、排気通路２７の触媒２９にはバッテリ１１の電力により発熱可能な触媒加熱手段６７が装着されている。

吸気通路２５の最下流側の吸気ポート２３近傍には、液体燃料としてのガソリンを吸気ポート２３から噴射して空気と混合した混合気を作動室内に供給するガソリン用燃料噴射弁３６と、気体燃料としての水素を吸気ポート２３から噴射して空気と混合した混合気を作動室内に供給する水素用第１燃料噴射弁３７が装着されている。

ガソリン用燃料噴射弁３６は、ガソリン供給通路４を介してガソリン燃料タンク２に接続され、ガソリン燃料タンク２からガソリンポンプ３９によってガソリンが圧送される。また、ガソリン燃料タンク２内のガソリンが貯留していない空間部は、蒸発燃料通路４０を介してキャニスタ４１に接続されており、ガソリン燃料タンク２内で蒸発したガソリンは蒸発燃料通路４０を介してキャニスタ４１に導入され、キャニスタ４１で吸着トラップされる。キャニスタ４１は、その底部に大気取入口４２を有し、活性炭等を充填した通気性のある部材で構成される。尚、ガソリン燃料タンク２の内部には、図示しないガソリン残量センサとガソリン燃料タンク２の内部温度を検出するセンサとが設けられている。

キャニスタ４１は、パージ通路４３を介してスロットル弁３０下流側の吸気通路２５に接続され、パージ通路４３の途中にはパージ制御弁４４が配設されている。パージ制御弁４４はその開閉動作が電磁式に制御され、開弁時（ＯＮ時）にキャニスタ４１でトラップされた蒸発燃料を吸気通路２５に供給（パージ）する。

ロータハウジング１９の夫々には、気体燃料としての水素を作動室２６内に直接噴射する直噴式水素用第２燃料噴射弁４５が装着されている。前記第１燃料噴射弁３７及び第２燃料噴射弁４５は、途中で分岐した水素供給通路５を介して水素燃料タンク３に接続され、この水素燃料タンク３から水素燃料がエンジン１に供給される。

水素燃料タンク３の排出口には、水素燃料タンク３から水素供給通路５への水素の排出を制御する停止弁４７が設けられ、停止弁４７の下流側の水素供給通路５には、第１燃料噴射弁３７及び第２燃料噴射弁４５に対する水素供給量を制御する遮断弁４８が配設されている。また、遮断弁４８の下流側の水素供給通路５には、通路内の残圧を検出する圧力センサ４９が設けられている。

各燃料噴射弁３６，３７，４５はコンピュータ（ＰＣＭ）５０に接続されており、ＰＣＭ５０が各燃料噴射弁３６，３７，４５の噴射タイミング、噴射量を制御している。

ＰＣＭ５０には、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温センサ４６からの冷却水温検出信号、前記圧力センサ４９からの水素圧力検出信号、点火プラグ２０，２１に接続されたディストリビュータ５１からの点火検出信号、スロットル開度センサ５２からのスロットル開度検出信号、エアフローセンサ５３からの吸気量検出信号、リニアＯ_２センサ５４からの酸素濃度検出信号、触媒２９の温度を検出する触媒温度センサ５５からの触媒温度検出信号、水素流量センサ５６からの水素流量検出信号が夫々入力される。

更に、ＰＣＭ５０には、バッテリ１１の電流及び電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ５７からの電流・電圧検出信号、ガソリン燃料タンク２内部の圧力を検出する圧力センサ５８からのガソリンタンク内圧検出信号、水素燃料タンク３内部の圧力を検出する圧力センサ５９からの水素タンク内圧検出信号、運転者の選択により使用燃料を切替え可能とする燃料切替スイッチ６０からの燃料切替信号及び図示しない外気温度センサからの外気温度検出信号が夫々入力される。

前記各信号に基づいて、ＰＣＭ５０は、エンジン１を制御しつつ、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２及びＤＣ−ＡＣコンバータ１４の制御によりモータ１０に供給する電力の制御及び使用燃料の制御を行っている。

また、ＰＣＭ５０は、エンジン１の運転時のパージ要否を判定する蒸発燃料供給判定部６１と、使用する燃料を設定する使用燃料設定部６２と、エンジン出力を増加補正する出力増加部６３と、バッテリ１１の放電量を増加制御する放電量増加部６４と、モータ１０を駆動する電力供給源を切替える電力切替部６５とを有している。

蒸発燃料供給判定部６１は、下記（１）〜（３）からキャニスタ４１に吸着された蒸発燃料トラップ量を推定し、このトラップ量が所定値以上となった場合、パージ要と判定する。
（１）水素燃料選択での運転時間が予め決められた時間以上経過している場合
（２）水素燃料選択での運転時、ガソリン燃料タンク２の内部温度又は内部圧力が予め決められた所定値以上の場合
（３）蒸発燃料のトラップ量が許容量を超えないように予め設定された周期間隔

特に、ガソリン燃料選択時におけるパージ実行条件は、下記（４）〜（５）の条件成立が重視されている。
（４）エンジン冷却水温が所定値（６０℃）以上
（５）空燃比フィードバック制御中
尚、前記（１）〜（５）の条件は、何れか１で判定しても良く、また、複数の成立を条件としても良い。

使用燃料設定部６２は、運転者による燃料切替スイッチ６０の選択に基づいて使用燃料を設定する。尚、運転者が燃料切替スイッチ６０によりガソリン燃料を選択したとき、所定の条件が成立するまで、例えばエンジンが暖気完了するまでは強制的に使用燃料を水素に設定するように構成することも可能である。

出力増加部６３は、燃料切替スイッチ６０により水素燃料が選択されたとき、エンジン冷却水が低温の場合、パージの実行前にエンジンの出力を所定期間増加させる第１の機能と、バッテリ切替えスイッチ３８を作動させ、エンジン出力の増加に基づく発電分をバッテリ１１に優先的に充電する第２の機能とを有している。

放電量増加部６４は、バッテリ電流・電圧センサ５７からの電流・電圧検出信号から得られた充電量（ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＣＨＡＲＧＥ 以下、ＳＯＣと示す。）が所定値よりも大きい場合、バッテリ１１による駆動領域を拡大する第１の機能と、水素燃料による運転を行う場合、ガソリン燃料による運転時と比べて、モータ駆動領域を拡大する第２の機能とを有している。

電力切替部６５は、蒸発燃料供給判定部６１によってパージ要と判定された場合、エンジン駆動領域であっても、強制的にバッテリ切替えスイッチ３８を作動させてバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する走行に切替える機能を有している。本実施例では、エンジンが低温時、パージ要で、且つＳＯＣが所定値以上の条件でバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する走行に切替えるように構成されている。

本エンジン１は、運転者による燃料切替スイッチ６０の操作で使用燃料を選択可能とされている。運転者による使用燃料の選択がない場合は、エンジン１始動時で触媒２９が活性化するまでは、自動的に水素を使用するよう構成されている。

また、図３に示すように、水素燃料選択時は目標運転モードのマップによってエンジン１は制御される。横軸はエンジン回転数、縦軸はエンジン出力を示す。
高回転・高出力領域ではパワーリーン運転用空燃比（λ＝１．２〜２）の燃焼、高回転・低出力及び中回転領域ではＮＯ_Ｘ排出量が略ゼロとなる空燃比（λ＝２）の希薄燃焼、低回転領域ではＮＯ_Ｘ排出量がさらに略ゼロとなる空燃比（λ＝２．３〜２．５）の希薄燃焼を行うように構成されている。

通常、全回転域において、図に示すスロットル弁３０の全開出力ラインを目標として制御するように設定されているが、所定運転状態、例えば、加速時等では、低出力状態で高回転まで回転数を上昇させて、変速が行われることを考慮し、本マップにおいては、全開出力ラインから下の領域でも空燃比が設定されている。

一方の燃料を選択して使用している際、燃料切れになった場合は、インパネに設けられるワーニングランプ６６により運転者に警告を行うと共に、自動的に他方の燃料に切替えるように構成されている。尚、運転中に使用している燃料は、インパネ上の表示部に表示されている。

−パージ制御−
以下、図４のフローチャートを参照しながら、ＰＣＭ５０によるパージ制御について説明する。尚、フローチャート中のＳｉ（ｉ＝１，２，…）は各ステップを示す。

まず、イグニッションＯＮ後、現在の燃料切替信号（Ｓ１）を読み込み、次のＳ２では運転者がガソリン燃料を選択したか否かを判定する。Ｓ２の判定の結果、運転者が水素燃料を選択している場合、Ｓ３に進み、水素燃料運転を実行する。次に、バッテリ１１のＳＯＣを読み込み（Ｓ４）、現在の運転領域を設定する（Ｓ５）。

図５及び図６に基づいて、運転領域設定ステップについて説明する。尚、図５は水素運転設定テーブル、図６はガソリン運転設定テーブルであり、横軸は車速、縦軸はトルクを夫々示している。運転領域の設定は、ＰＣＭ５０のＲＯＭに格納される運転設定テーブルに基づいて行われる。
バッテリ１１のＳＯＣが低い場合、図５の破線で示すように、車速及びトルクがＶ１，Ｔ１未満であれば、バッテリ１１の電力でモータ１０を駆動し、Ｖ１，Ｔ１以上であれば、エンジン１の駆動による発電電力でモータ１０を駆動し、Ｖ３，Ｔ３以上であれば、バッテリ１１及びエンジン１の双方による電力供給を行うように構成されている。

一方、バッテリ１１のＳＯＣが高い場合、バッテリ１１の電力供給とエンジン１による電力供給との境界線を、破線のＶ１，Ｔ１から実線のＶ２，Ｔ２に変更、所謂バッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する領域を拡大するように構成されている。
図６に示すガソリン燃料運転時のテーブルも同様に、バッテリ１１のＳＯＣが高い場合、バッテリ１１の電力供給とエンジン１による電力供給との境界線を、ＳＯＣが低い場合の破線のＶ４，Ｔ４から実線のＶ５，Ｔ５に変更すると共に、Ｖ６，Ｔ６以上で、バッテリ１１及びエンジン１の双方による電力供給を行う。

水素運転設定テーブルとガソリン運転設定テーブルとは、車速において、Ｖ５−Ｖ４＜Ｖ２−Ｖ１、及びトルクにおいて、Ｔ５−Ｔ４＜Ｔ２−Ｔ１の関係とされている。尚、本実施例においては、Ｖ１＝Ｖ４，Ｔ１＝Ｔ４と設定しているが、前記の水素運転設定テーブルにおけるバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する領域の拡大量がガソリン運転設定テーブルにおける拡大量よりも大きくなる関係を満たせば、夫々異なる設定としても良い。また、ＳＯＣの高低の切分けは５０％を基準とし、５０％以上の充電量を高ＳＯＣ、５０％未満の充電量を低ＳＯＣとしている。

Ｓ５の運転領域設定後、Ｓ６の判定の結果、エンジン運転領域でない場合、バッテリ切替えスイッチ３８を作動してバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する（Ｓ１９）。Ｓ６の判定でＹＥＳの場合、蒸発燃料供給判定部６１によるパージ要求の判定を行い（Ｓ７）、パージ要求が無ければスタートに戻る。

Ｓ７の判定でＹＥＳの場合、エンジンの冷却水温Ｔｗを低温状態を判断するための基準水温Ｔｗｏ、例えば８０℃と比較する（Ｓ８）。Ｓ８の判定の結果、エンジンの冷却水温Ｔｗが基準水温８０℃以上の場合、Ｓ１３に進みパージを実行する。Ｓ８の判定でＹＥＳの場合、Ｓ９に進み現時点のＳＯＣと所定値Ｖ０との比較を行う。

Ｓ９の判定の結果、ＳＯＣがＶ０、例えば４５％以上の場合、Ｓ２０に進み、バッテリ切替えスイッチ３８を作動してバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する（Ｓ２０）。Ｓ９の判定でＹＥＳの場合、エンジン出力を所定出力、例えば２８００ｒｐｍまで上昇する（Ｓ１０）。予め、エンジン実出力と目標となるエンジン回転数とのテーブルがＰＣＭ５０のＲＯＭ内に格納されている。

Ｓ１０の出力増加で発生した電力について、モータ１０の駆動に必要な分を除いた余剰出力分を、バッテリ１１に充電（Ｓ１１）し、所定期間、例えば３０ｓｅｃ間充電を継続した（Ｓ１２）後、Ｓ１３に進みパージ制御弁４４を開作動してパージを実行後リターンする。

Ｓ１２の実行時、外気温度センサ、冷却水温センサ４６或いは触媒温度センサ５５の温度を検出し、夫々が基準温度以下の極低温時には、バッテリの電力によって加熱可能な触媒加熱手段６７を作動させ触媒の早期昇温を図るように構成されている。また、Ｓ１２の実行時、触媒温度センサ５５が活性化温度に達した場合は、直ちにＳ１３に移行することも可能である。また、所定期間は、触媒２９の活性化温度とエンジン運転状態（負荷、回転数）との関係から、車両毎に設定しておくことが好ましい。

Ｓ２の判定の結果、運転者がガソリン燃料を選択している場合、Ｓ１４に進み、ガソリン燃料運転を実行する。次に、バッテリ１１のＳＯＣを読み込み（Ｓ１５）、ガソリン運転設定テーブルに基づいて現在の運転領域を設定する（Ｓ１６）。Ｓ１７の判定の結果、エンジン運転領域でない場合、バッテリ切替えスイッチ３８を作動してバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する（Ｓ２１）。

Ｓ１７の判定でＹＥＳの場合、蒸発燃料供給判定部６１によるパージ要求の判定を行い（Ｓ１８）、パージ要求が無ければスタートに戻る。Ｓ１８の判定の結果、パージ要求があれば、Ｓ１３に進みパージ制御弁４４を開作動してパージを実行後リターンする。尚、Ｓ１８におけるパージ要求の条件は、前述したように、ガソリンタンク圧力センサ５８で検出されたガソリンタンク内圧が所定値以上で、エンジン水温が所定値以上、且つ空燃比フィードバック実行中としている。

本実施例に係るパージ制御の作用、効果を説明する。
本パージ制御の場合、バッテリ１１の充電量、所謂ＳＯＣに応じて運転設定テーブルが設定されている。一般的に、バッテリ１１の耐久性を考えたとき、過充電及び過放電共にバッテリにとって負荷となり、寿命の短縮化に繋がる。従って、通常、充電量はＳＯＣ４０〜６０％に収めることが望ましいことから、本パージ制御では５０％以上の場合、バッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する領域を拡大している。

また、エンジン運転領域で、且つパージ要求がある場合、エンジン冷却水温が低温であれば、事前にエンジンの出力を増加して、触媒２９を活性化している。これにより、効果的なＨＣ浄化が行われる。尚、エンジンの出力増加要否を触媒温度検出によって判定することでもよく、触媒の活性化状態を検出できるパラメータであれば代用可能である。

しかも、本パージ制御の場合、エンジンの出力増加による発電電力を、効率的に、且つ過充電を回避してバッテリ１１に充電するため、出力増加前にバッテリ１１によるモータ駆動を実行している。特に、モータ駆動の要否判断基準は、出力増加終了後のＳＯＣを考慮して４５％としているが、制御の簡略化のため前記運転設定テーブルの切替基準と同値とすることも可能である。

更に、水素運転設定テーブルにおけるバッテリ１１の電力でモータ１０を駆動する領域の拡大量がガソリン運転設定テーブルにおける拡大量よりも大きくなる関係とされているので、使用燃料による排気温度に応じて最小限の制御にすることができ、燃費悪化を防止することができる。

以上のように、パージを実施する前に、エンジンの出力を増加させて触媒温度の昇温を図り、この出力増加による発電電力を効果的に充電している。しかも、エンジンの出力増加によって余分に発生した電力は、バッテリ１１に充電されるため、出力増加によるトルク変動を防止できる。

特に、本実施例の場合、高回転・高負荷以外の領域ではＮＯ_Ｘ排出量が略ゼロとなる空燃比（λ＝２、又はλ＝２．３〜２．５）の希薄燃焼としているため、ＮＯ_ＸとＨＣとの双方に優れたエミッション性能を得ることができる。

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

本発明の実施例に係るデュアルフューエルエンジンを搭載した車両の駆動システムの全体図である。 同エンジンの制御ブロック図である。 同エンジンの水素燃料選択時における目標運転モードを示すマップである。 実施例に係る蒸発燃料のパージ制御を示すフローチャートである。 実施例に係る水素燃料選択時の運転設定テーブルである。 実施例に係るガソリン燃料選択時の運転設定テーブルである。

１ 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
１０ モータ
１１ バッテリ
１２ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１４ ＤＣ−ＡＣコンバータ
３６ ガソリン用燃料噴射弁
３７ 水素用第１燃料噴射弁
４１ キャニスタ
４４ パージ制御弁
４５ 水素用第２燃料噴射弁
４６ 冷却水温センサ
５０ ＰＣＭ
５７ バッテリ電流・電圧センサ
６１ 蒸発燃料供給判定部
６２ 使用燃料設定部
６３ 出力増加部
６４ 放電量増加部
６５ 電力切替部

Claims (8)

1. エンジンの駆動力で発電可能なジェネレータと、充放電可能なバッテリと、蒸発燃料を前記エンジンに供給する蒸発燃料供給手段とを有し、前記バッテリの電力で駆動されるモータによって走行可能なハイブリッド自動車の制御方法において、
   バッテリの充電量が大きいほど、このバッテリからの放電量を増加させる第１ステップと、
   エンジンへの蒸発燃料供給の要否を判定する第２ステップと、
   蒸発燃料供給要と判断され、且つエンジンの低温時に、バッテリの充電量が所定値未満の時にエンジン出力を増加する一方、バッテリの充電量が所定値以上の時にバッテリの電力でモータを駆動する走行に切替える第３ステップと、
   前記第３ステップによってエンジン出力を増加した時に発電された電力を前記バッテリに充電する第４ステップと、
   前記第４ステップの実行時、エンジンの排気通路に配置された触媒が活性化温度に達した場合、蒸発燃料をエンジンに供給する第５ステップと、
   を有することを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
2. 前記バッテリに充電された電力でモータを駆動するモータ駆動領域を有し、
   前記第１ステップは、前記バッテリの充電量が大きいほどモータ駆動領域を拡大することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の制御方法。
3. 前記エンジンは第１燃料とこの第１燃料より燃焼温度の低い第２燃料とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンであり、
   前記第２燃料による運転を行う場合、第１燃料による運転時と比べて、前記第１ステップのモータ駆動領域を拡大すると共に、前記第３ステップの出力増加量を大きくすることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車の制御方法。
4. 蒸発燃料供給要と判定した場合、前記バッテリを駆動源とする触媒加熱手段による加熱を行う第６ステップを有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の制御方法。
5. エンジンの駆動力で発電可能なジェネレータと、充放電可能なバッテリと、蒸発燃料を前記エンジンに供給する蒸発燃料供給手段と、前記エンジンの排気通路に配置された触媒とを有し、前記バッテリの電力で駆動されるモータによって走行可能なハイブリッド自動車の制御装置において、
   前記バッテリの充電量を検知する充電量検出手段と、
   前記バッテリの充電量が大きいほど放電量を増加させる放電量増加手段と、
   蒸発燃料供給の要否を判定する蒸発燃料供給判定手段と、
   前記蒸発燃料供給判定手段により蒸発燃料供給要と判断され、且つエンジンの低温時にバッテリの充電量が所定値未満の時にエンジンの出力を増加する出力増加手段と、
   前記出力増加手段によってエンジン出力増加中に発電された電力を前記バッテリに充電するバッテリ充電手段と、
   前記蒸発燃料供給判定手段により蒸発燃料供給要と判定されたとき、エンジンの低温時にバッテリの充電量が所定値以上の時に、バッテリの電力でモータを駆動する走行に切替える電力切替手段とを有し、
   前記バッテリ充電手段による前記バッテリへの充電実行時、前記触媒が活性温度に達した場合、前記蒸発燃料供給手段によって蒸発燃料をエンジンに供給することを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
6. 前記バッテリに充電された電力でモータを駆動するモータ駆動領域を有し、
   前記放電量増加手段は、前記バッテリの充電量が大きいほどモータ駆動領域を拡大することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
7. 前記エンジンは第１燃料とこの第１燃料より燃焼温度の低い第２燃料とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンであり、
   前記第２燃料による運転を行う場合、第１燃料による運転時と比べて、前記放電量増加手段はモータ駆動領域を拡大すると共に、前記出力増加手段による出力増加量を大きくすることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
8. 前記バッテリを駆動源とする触媒加熱手段を有し、蒸発燃料供給要と判定した場合、前記触媒加熱手段による加熱を行うことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド自動車の制御装置。