JP5630096B2 - 電動駆動車両 - Google Patents

Description

本発明は、電動駆動車両に関するものである。

従来、電気自動車等の電動駆動車両、例えば、電気自動車は、車両駆動装置を備え、該車両駆動装置において、駆動モータを蓄電装置としてのバッテリから供給された電流によって駆動し、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させ、駆動モータトルクを駆動輪に伝達することによって走行させられるようになっている。

ところが、前記バッテリにおいては、単位重量当たりの容量を表すエネルギー密度を十分に高くすることができないので、バッテリから供給された電流を使用して電気自動車を走行させた場合、航続距離を長くすることができない。航続距離を長くするためにはバッテリの容量を大きくする必要があるが、その場合、バッテリが大型化するだけでなく、バッテリの重量が大きくなる。その結果、電気自動車も大型化し、電気自動車の重量が大きくなってしまう。

そこで、航続距離を長くすることができるように、バッテリ及び発電装置を備えた電動駆動車両としてのハイブリッド型車両が提供されている。該ハイブリッド型車両においては、バッテリの残存容量、すなわち、バッテリ残量が、それ以上バッテリが放電することができない値である残存最小容量に到達すると、発電装置による発電が開始されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−１４４０７号公報

しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、バッテリの出力によって走行性能を十分に高くすることはできるが、航続距離を長くするためのエネルギーを確保するために、エネルギー容量の大きいバッテリを搭載する必要がある。

また、前記従来のハイブリッド型車両においては、発電装置の出力を負荷に応じて調整する必要があるので、制御部における制御が複雑になるとともに、発電装置が大型化してしまうだけでなく、発電効率が低くなってしまう。

本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、蓄電装置のエネルギー容量を小さくすることができ、制御部における制御を簡素化することができ、発電装置を小型化することができるとともに、発電効率を高くすることができる電動駆動車両を提供することを目的とする。

そのために、本発明の電動駆動車両においては、蓄電装置と、発電装置と、前記蓄電装置及び発電装置と接続され、前記蓄電装置及び発電装置からの電力によって駆動される駆動モータと、出発地から目的地までの経路を設定する経路設定処理手段と、前記経路を走行する際の消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出処理手段と、前記経路を走行する際の走行時間を算出する走行時間算出処理手段と、前記蓄電装置の現在の残存容量、残存最小容量及び蓄電容量に基づいて、蓄エネルギーを算出する蓄エネルギー算出処理手段と、前記消費エネルギーが蓄エネルギーより大きいかどうかによって、電動駆動車両が前記経路を走行する間に前記発電装置を駆動して発電を行う必要があることを表す発電条件が成立するかどうかを判断する発電条件成立判断処理手段と、前記消費エネルギーが前記蓄エネルギーより大きいかどうかによって、電動駆動車両が前記経路を走行する間に前記発電装置を駆動して発電を行う必要があることを表す発電条件が成立するかどうかを判断する発電条件成立判断処理手段と、消費エネルギーが蓄エネルギーより大きく、前記発電条件が成立する場合に、消費エネルギー及び蓄エネルギー並びに発電装置の出力に基づいて、発電装置の出力で発電を行ったときの発電時間を算出する発電時間算出処理手段と、発電条件が成立する場合に、前記発電装置によってほぼ一定の出力で発電を行う発電処理手段とを有する。
そして、該発電処理手段は、前記発電時間と前記走行時間とを比較し、発電時間が走行時間以上である場合に、前記出力の設定を変更する。

本発明によれば、電動駆動車両においては、蓄電装置と、発電装置と、前記蓄電装置及び発電装置と接続され、前記蓄電装置及び発電装置からの電力によって駆動される駆動モータと、出発地から目的地までの経路を設定する経路設定処理手段と、前記経路を走行する際の消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出処理手段と、前記経路を走行する際の走行時間を算出する走行時間算出処理手段と、前記蓄電装置の現在の残存容量、残存最小容量及び蓄電容量に基づいて、蓄エネルギーを算出する蓄エネルギー算出処理手段と、前記消費エネルギーが蓄エネルギーより大きいかどうかによって、電動駆動車両が前記経路を走行する間に前記発電装置を駆動して発電を行う必要があることを表す発電条件が成立するかどうかを判断する発電条件成立判断処理手段と、前記消費エネルギーが前記蓄エネルギーより大きいかどうかによって、電動駆動車両が前記経路を走行する間に前記発電装置を駆動して発電を行う必要があることを表す発電条件が成立するかどうかを判断する発電条件成立判断処理手段と、消費エネルギーが蓄エネルギーより大きく、前記発電条件が成立する場合に、消費エネルギー及び蓄エネルギー並びに発電装置の出力に基づいて、発電装置の出力で発電を行ったときの発電時間を算出する発電時間算出処理手段と、発電条件が成立する場合に、前記発電装置によってほぼ一定の出力で発電を行う発電処理手段とを有する。
そして、該発電処理手段は、前記発電時間と前記走行時間とを比較し、発電時間が走行時間以上である場合に、前記出力の設定を変更する。

この場合、前記消費エネルギー及び蓄エネルギーに基づいて、発電条件が成立するかどうかが判断され、発電条件が成立する場合に、発電装置によってほぼ一定の出力で所定の発電時間にわたって発電が行われるので、負荷に応じて出力を調整する必要がなく、制御部における制御を簡素化することができるだけでなく、発電装置を小型化することができ、発電装置の発電効率を高くすることができる。また、航続距離を長くすることができる。

そして、エネルギー容量の小さい蓄電装置を利用して、電動駆動車両の走行性能を高くするための出力を確保し、発電装置をほぼ一定の出力で所定の発電時間にわたって駆動することによって、不足するエネルギーを補うことができるので、発電装置だけでなく、蓄電装置を小型化することができるとともに、航続距離を一層長くすることができる。

本発明の第１の実施の形態における車両駆動装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。 本発明の第１の実施の形態における制御部の動作を示すメインフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における情報取得処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における消費エネルギー・走行時間算出処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における蓄電装置エネルギー算出処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における発電可否判断処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における履歴情報テーブルの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における走行距離とバッテリ残量との関係を表す図である。 本発明の第１の実施の形態における発電装置の出力及びバッテリ残量の推移を示す第１のタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態における発電装置の出力及びバッテリ残量の推移を示す第２のタイムチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。 本発明の第２の実施の形態における車両駆動装置を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における炭酸ガスエンジンの駆動システムを示す図である。 本発明の第２の実施の形態における発電可否判断処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の第２の実施の形態における発電装置の出力及びバッテリ残量の推移を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動駆動車両としてのハイブリッド型車両について説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。

図において、ＷＬ、ＷＲは駆動輪として機能する車輪、１１は該車輪ＷＬ、ＷＲと接続された駆動源としての、かつ、電動機械としての駆動モータ（Ｍ）である。該駆動モータ１１を駆動することによって発生させられた回転を前記車輪ＷＬ、ＷＲに伝達することによってハイブリッド型車両を走行させることができる。

なお、ハイブリッド型車両が前輪駆動方式の場合、前記車輪ＷＬ、ＷＲは前輪にされ、後輪が従動輪となり、ハイブリッド型車両が後輪駆動方式の場合、前記車輪ＷＬ、ＷＲは後輪にされ、前輪が従動輪となる。また、ハイブリッド型車両が四輪駆動方式の場合、前記駆動モータ１１は前輪及び後輪の各車輪と接続される。本実施の形態においては、駆動モータ１１と車輪ＷＬ、ＷＲとが接続され、駆動モータ１１を駆動することによって車輪ＷＬ、ＷＲが回転させられるようになっているが、前輪及び後輪の各車輪に駆動モータを一体に組み込み、各駆動モータを独立に駆動してそれぞれ車輪を回転させるようにすることができる。

また、１３は駆動モータ１１と接続され、駆動モータ１１を駆動するための駆動部としてのインバータ、１４は該インバータ１３と接続された第１の電源としての、かつ、蓄電装置としてのバッテリ、１５はインバータ１３と接続された第２の電源としての、かつ、発電装置としての燃料電池、１６は前記バッテリ１４と接続された接続要素としての差込プラグである。該差込プラグ１６を、例えば、家庭の商用電源のコンセントに差し込むことによって、バッテリ１４を充電することができる。

前記インバータ１３は、電圧変換部としての図示されないＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の、例えば、６個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタを備える。前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ１４又は燃料電池１５の出力電圧を所定の電圧に変更し、前記各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール（ＩＧＢＴ）を構成し、後述される制御部から送られる駆動信号によってオン・オフさせられ、バッテリ１４又は燃料電池１５から供給された直流の電流を３相の交流の電流に変換し、駆動モータ１１に供給する。なお、本実施の形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータはインバータ１３に内蔵されるようになっているが、インバータ１３と独立させて配設することができる。

本実施の形態においては、バッテリ１４としてリチウムイオン電池が使用される。また、本実施の形態においては、蓄電装置として、バッテリが使用されるが、バッテリに代えてキャパシタを使用することができる。

なお、駆動モータ１１に電流を供給することによって目的地まで走行することができるように、また、ハイブリッド型車両の平坦路、登坂路等における走行性能、及びハイブリッド型車両の加速時における加速性能を十分に高くすることができるように、バッテリ１４は十分な電力を保持し、本実施の形態においては、エネルギー密度が０．１〔ｋｗｈ／ｋｇ〕以上に、出力密度が１〔ｋｗｈ／ｋｇ〕以上にされる。

また、バッテリ１４の重量は、ハイブリッド型車両に必要とされる最大出力及びバッテリ１４の性能に基づいて、バッテリ１４の許容範囲内で設定される（最大出力は、車両重量、及び走行する際にハイブリッド型車両に加わる抵抗（空気抵抗、転がり抵抗、登坂抵抗、加速抵抗等）によって算出される。

例えば、車両重量が１０００〔ｋｇ〕程度のハイブリッド型車両の場合、ハイブリッド型車両の動力性能を確保するために必要となる最大出力は４０〜６０〔ｋｗ〕であり、バッテリ１４の重量は４０〜６０〔ｋｇ〕にされる。従来の電気自動車においては、航続距離を３００〜５００〔ｋｍ〕とすると、電気自動車が走行するのに必要なエネルギーは、約０．１〔ｋｗｈ／ｋｇ〕であるので、バッテリ１４に必要な重量は３００〜５００〔ｋｇ〕になる。本実施の形態においては、燃料電池１５によってバッテリ１４を充電することによって走行に必要なエネルギーを補うことができるので、バッテリ１４の重量を電気自動車に搭載されるバッテリの重量と比べて１／８〜１／５にすることができる。

さらに、本実施の形態においては、前記燃料電池１５として固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）が使用されるが、固体高分子型燃料電池に代えて、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、ヒドラジン型燃料電池、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）等を使用することができる。また、本実施の形態においては、発電装置として、燃料電池１５に代えて、エンジンによって駆動される第２の電動機械としての発電機を使用することができる。

ところで、バッテリ残量が残存最小容量に到達するのに伴って燃料電池１５による発電が開始されると、燃料電池１５の出力を負荷に応じて調整する必要があるので、制御部における制御が複雑になるだけでなく、燃料電池１５が大型化し、発電効率が低くなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、燃料電池１５を発電効率が高いところで駆動することができるように、ハイブリッド型車両が走行する際に消費されるエネルギー、すなわち、消費エネルギーとバッテリ残量との差に応じて、燃料電池１５による発電が行われるようになっている。

この場合、燃料電池１５を発電効率が高いところで駆動するために、燃料電池１５は、燃料電池１５の電流と電圧との関係を表す特性曲線、すなわち、電流対電圧特性曲線上で通常の駆動状態で駆動される際に、電流が所定値より低くされるか、又は電圧が所定値より高くされる。すなわち、例えば、燃料電池１５の単位電極で見て、電流が０．２〔Ａ〕以下にされるか、又は電圧が０．８〔Ｖ〕以上にされる。なお、燃料電池１５に代えて発電機を使用する場合には、発電機は、最大効率又はその近傍の値を維持するように駆動される。

そして、本実施の形態においては、前記燃料電池１５を発電効率の高いところで駆動する時間、又は発電機を最大効率又はその近傍の値を維持するように駆動する時間が発電時間とされ、制御される。

次に、ハイブリッド型車両において燃料電池による発電を行うための車両駆動装置について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における車両駆動装置を示す図である。

図において、２１はハイブリッド型車両の全体の制御を行う第１の制御ユニットとしての制御部であり、該制御部２１と、前記インバータ１３、バッテリ１４、燃料電池１５、前記バッテリ残量を検出する残存容量検出部としてのバッテリ残量センサ２３、車速を検出する車速検出部としての車速センサ２４、及びナビゲーション装置２７とが接続され、インバータ１３と駆動モータ１１とが接続される。

前記制御部２１は、演算装置としてのＣＰＵ３１、該ＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うに当たってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほかに、各種のデータが記録されたＲＯＭ３３等を備える。

また、前記ナビゲーション装置２７は、ナビゲーション装置２７の全体の制御を行うナビゲーション制御部３４を備え、該ナビゲーション制御部３４は、制御部２１と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備える。

そして、前記ナビゲーション制御部３４と、ハイブリッド型車両の現在位置及び方位を検出する現在地検出部としてのＧＰＳセンサ３５、地図データのほかに各種の情報が記録された情報記録部としてのデータ記録部３６、操作者である運転者が操作することによって所定の入力を行うための操作部（入力部）として機能するとともに、図示されない画面によって各種の表示を行い、運転者に対して通知を行うための表示部（出力部）として機能する操作・表示部３７、通信端末として機能する送受信部としての通信部３８等とが接続される。

前記地図データには、交差点（分岐点を含む。）に関する交差点データ、各交差点間を結ぶ道路及び該道路を構成する道路リンクに関する道路情報としての道路データ、各種の施設に関する施設データ、経路を探索するために加工された探索データ等が記録される。

また、前記通信部３８は、情報提供者としてのＶＩＣＳ（登録商標）センタ等の図示されない道路交通情報センタ等から送られる交通情報、一般情報等の各種の情報を受信する。なお、前記交通情報には、渋滞情報、規制情報、駐車場情報、交通事故情報、サービスエリアの混雑状況情報等が含まれ、一般情報には、ニュース、天気予報等が含まれる。なお、前記通信部３８は、情報センタから交通情報、一般情報等の各種の情報を受信することもできる。

なお、制御部２１、ナビゲーション制御部３４、ＣＰＵ３１等によってコンピュータが構成され、データ記録部３６、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３等によって記憶装置又は記録媒体が構成される。そして、演算装置として、ＣＰＵ３１に代えてＭＰＵ等を使用することができる。

次に、前記ナビゲーション装置２７の基本動作について説明する。

まず、運転者による操作・表示部３７の操作によってナビゲーション装置２７が起動されると、ナビゲーション制御部３４のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という。）のナビ情報取得処理手段は、ナビ情報取得処理を行い、前記地図データを、データ記録部３６から読み出して取得するか、又は通信部３８を介して情報センタ等から受信して取得する。

次に、前記ＣＰＵのマッチング処理手段は、マッチング処理を行い、ＧＰＳセンサ３５から現在位置を読み込み、地図データから道路データを読み込み、現在位置及び道路データに基づいて現在位置がいずれの道路リンク上に位置するかの判断を行うことによって、現在位置を特定する。そして、前記ＣＰＵの表示処理手段は、表示処理を行い、前記操作・表示部３７に地図画面を形成し、該地図画面に現在位置、現在位置の周辺の地図及び自車方位を表示する。

また、運転者が操作・表示部３７を操作して所定の地点を目的地として入力すると、前記ＣＰＵの目的地設定処理手段は、目的地設定処理を行い、目的地を設定する。

そして、運転者が操作・表示部３７を操作して、経路を探索するための条件、すなわち、探索条件を入力すると、ＣＰＵの経路探索処理手段は、経路探索処理を行い、前記現在位置、目的地、探索条件等を読み込むとともに、地図データから探索データを読み込み、現在位置、目的地及び探索データに基づいて、現在位置で表される出発地から目的地までの経路を前記探索条件で探索し、探索経路を表す経路データを出力する。なお、各道路リンクごとに付与されたリンクコストの合計が最も小さい経路が探索経路とされる。

次に、前記ＣＰＵの案内処理手段は、案内処理を行い、前記経路データを読み込み、該経路データに従って前記地図画面に探索経路を表示し、必要に応じて、探索経路を音声で出力して経路案内を行う。

続いて、前記制御部２１の動作について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における制御部の動作を示すメインフローチャート、図４は本発明の第１の実施の形態における情報取得処理のサブルーチンを示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における消費エネルギー・走行時間算出処理のサブルーチンを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における蓄電装置エネルギー算出処理のサブルーチンを示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における発電可否判断処理のサブルーチンを示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における履歴情報テーブルの例を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における走行距離とバッテリ残量との関係を表す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における発電装置の出力及びバッテリ残量の推移を示す第１のタイムチャート、図１１は本発明の第１の実施の形態における発電装置の出力及びバッテリ残量の推移を示す第２のタイムチャートである。なお、図９において、横軸に走行距離（走行時間）を、縦軸にバッテリ残量ＳＯＣを採ってある。

まず、ＣＰＵ３１の図示されない情報取得処理手段は、情報取得処理を行い（ステップＳ１）、前記ナビゲーション制御部３４から、目的地、現在位置、地図データ（道路データ等）、経路データ、交通情報、一般情報等を、ナビゲーション情報として読み込むことによって取得する（ステップＳ１−１〜Ｓ１−３）。なお、本実施の形態において、情報取得処理手段は、ナビゲーション制御部３４から、現在位置、地図データ、経路データ、交通情報、一般情報等を、ナビゲーション情報として読み込むことによって取得するようになっているが、地図データについては、あらかじめ記録された地図データをＲＯＭ３３から読み出すことができ、経路データ、交通情報、一般情報等については、運転者による操作・表示部３７の操作によって入力された現在位置、経路データ、交通情報、一般情報等を読み出すことができる。

そして、前記情報取得処理手段の経路設定処理手段としての経路取得処理手段は、経路設定処理としての経路取得処理を行い、前記経路データを読み込むことによって、出発地Ｐｓから目的地Ｐｅまでの、ハイブリッド型車両を走行させる経路Ｒｔを取得（設定）する（ステップＳ１−４）。

続いて、ＣＰＵ３１の図示されない発電要否判断指標算出処理手段としての消費エネルギー・走行時間算出処理手段は、発電要否判断指標算出処理としての消費エネルギー・走行時間算出処理を行い、ハイブリッド型車両が経路Ｒｔを走行する際の消費エネルギーを予測して算出するとともに、ハイブリッド型車両が走行経路Ｒｔを走行するのに必要な時間、すなわち、走行時間を予測して算出する（ステップＳ２）。なお、前記消費エネルギーは、燃料電池１５による発電を行う必要があるかどうかを判断するための第１の判断指標であり、前記走行時間は、走行中に燃料電池１５による発電を行うことができるかどうかを判断するための第２の判断指標である。

そのために、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の中間目的地判断処理手段は、中間目的地判断処理を行い、前記経路Ｒｔに、運転者が立ち寄る地点（立寄地点）が中間の目的地、すなわち、中間目的地として設定されているかどうかを判断し（ステップＳ２−１）、中間目的地が設定されている場合に、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段のトリップ設定処理手段は、トリップ設定処理を行い、前記経路Ｒｔを各中間目的地で分割することによって、複数のトリップＴＲｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を設定する（ステップＳ２−２）。この場合、トリップＴＲ１は出発地Ｐｓから最初の中間目的地までの経路部分であり、トリップＴＲｎは最後の中間目的地から最終の目的地、すなわち、最終目的地である目的地Ｐｅまでの経路部分である。

続いて、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の区間設定処理手段は、区間設定処理を行い、道路データ、交通情報等を読み込み、道路の状況、渋滞等の走行環境のばらつきに基づいて、各トリップＴＲｉを分割することによって、複数の区間ｋｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）を設定する（ステップＳ２−３）。この場合、ハイブリッド型車両が各区間ｋｉｊを走行する際の平均車速を表す区間平均車速ｖｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）、各区間ｋｉｊを走行する際の消費エネルギーを表す区間消費エネルギーＥｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）、及び各区間ｋｉｊを走行する際の走行時間を表す区間走行時間Ｔｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）を区間ｋｉｊごとに予測して算出することができるので、消費エネルギー・走行時間算出処理の精度を高くすることができる。なお、走行環境にばらつきがない場合、トリップＴＲｉを分割する必要はない。

続いて、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の履歴情報判断処理手段は、履歴情報判断処理を行い、実際にハイブリッド型車両を走行させたときの、区間平均車速ｖｉｊ、区間消費エネルギーＥｉｊ、区間走行時間Ｔｉｊ等の実測値に基づく履歴情報がＲＡＭ３２に記録されているかどうかを判断する（ステップＳ２−４）。この場合、区間平均車速ｖｉｊ、区間消費エネルギーＥｉｊ、区間走行時間Ｔｉｊ等の実測値は、ハイブリッド型車両が各区間ｋｉｊを走行するたびに、車速、走行時間等の検出値に基づいて算出され、図８に示されるように、履歴情報マトリックスとして、上書きによってＲＡＭ３２の履歴情報テーブルに記録される。該履歴情報テーブルには、前記区間平均車速ｖｉｊ、区間消費エネルギーＥｉｊ及び区間走行時間Ｔｉｊのほかに、ハイブリッド型車両が各トリップＴＲｉを走行するためのバッテリ１４の蓄エネルギーを表すトリップ蓄エネルギーＢｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）、及びハイブリッド型車両が各中間目的地において充電によって得ることができるバッテリ残量を表す充電見込みΔＳＯＣｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）が履歴情報として併せて記録される。

履歴情報が前記ＲＡＭ３２に記録されている場合、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の履歴情報取得処理手段は、履歴情報取得処理を行い、前記ＲＡＭ３２から平均車速ｖｉｊ、走行時間Ｔｉｊ及び消費エネルギーＥｉｊを読み出す（ステップＳ２−５）。

そして、履歴情報がＲＡＭ３２に記録されていない場合、消費エネルギー・走行時間算出処理手段の予測値算出処理手段は、予測値算出処理を行い、区間平均車速ｖｉｊ、区間走行時間Ｔｉｊ及び区間消費エネルギーＥｉｊを予測値として算出する。

そのために、前記予測値算出処理手段のパラメータ算出処理手段は、パラメータ算出処理を行い、道路データ、交通情報等を読み込み、各区間ｋｉｊ内の道路の状況、走行環境等に基づいて、各区間ｋｉｊを走行する際の区間平均車速ｖｉｊを算出するとともに、各区間ｋｉｊの距離Ｌｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）及び区間平均車速ｖｉｊに基づいて、区間走行時間Ｔｉｊ
Ｔｉｊ＝Ｌｉｊ／ｖｉｊ
を算出する（ステップＳ２−６）。

次に、前記予測値算出処理手段のトリップ内予測値算出処理手段は、トリップ内予測値算出処理を行い、各トリップＴＲｉを走行する際の消費エネルギーを表すトリップ消費エネルギーＥｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）、及び各トリップＴＲｉを走行する際の走行時間を表すトリップ走行時間Ｔｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出する（ステップＳ２−７）。

そのために、前記トリップ内予測値算出処理手段は、まず、各区間ｋｉｊを走行する際にハイブリッド型車両に加わる抵抗Ｆｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）を算出する。該抵抗Ｆｉｊは、各区間ｋｉｊにおける空気抵抗をＦａｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）とし、各区間ｋｉｊにおける転がり抵抗をＦｒｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）とし、各区間ｋｉｊにおける登坂抵抗をＦｓｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）とし、各区間ｋｉｊにおける加速抵抗をＦｖｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）としたとき、
Ｆｉｊ＝Ｆａｉｊ＋Ｆｒｉｊ＋Ｆｓｉｊ＋Ｆｖｉｊ
で表される。

前記空気抵抗Ｆａｉｊは、ハイブリッド型車両が各区間ｋｉｊを走行する間に、空気から受ける抵抗であり、空気密度をρとし 空気抵抗係数をＣｄとし、ハイブリッド型車両を前面から見たときの投影面積をＡとしたとき、
Ｆａｉｊ＝（１／２）ρ・Ｃｄ・Ａ・ｖｉｊ
で表すことができる。また、前記転がり抵抗Ｆｒｉｊは、ハイブリッド型車両が各区間ｋｉｊを走行する間に、タイヤと路面との摩擦によって発生する抵抗であり、各区間ｋｉｊにおけるタイヤと路面との摩擦係数をμｒｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）とし、ハイブリッド型車両の質量をｍとし、重力加速度をｇとしたとき、
Ｆｒｉｊ＝μｒｉｊ・ｍ・ｇ
で表すことができる。そして、前記登坂抵抗Ｆｓｉｊは、ハイブリッド型車両が各区間ｋｉｊを走行する間に、登坂路を走行するのに伴って発生する抵抗であり、各区間ｋｉｊにおける勾配をθｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）としたとき、
Ｆｓｉｊ＝ｍ・ｇ・ｓｉｎθｉｊ
で表すことができる。また、加速抵抗Ｆｖｉｊは、ハイブリッド型車両が各区間ｋｉｊを走行する間に、加速に伴って発生する抵抗であり、各区間ｋｉｊにおける平均の加速度をαｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）としたとき、
Ｆｖｉｊ＝ｍ・ｇ・αｉｊ
で表すことができる。なお、前記摩擦係数μｒｉｊ及び勾配θｉｊは道路データとして前記データ記録部３６に記録される。

このようにして、抵抗Ｆｉｊが算出されると、前記トリップ内予測値算出処理手段は、トリップＴＲｉごとに区間走行時間Ｔｉｊを加算して、各トリップＴＲｉにおけるトリップ走行時間Ｔｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出し、各区間ｋｉｊにおける区間消費エネルギーＥｉｊ（ｉ＝１、２、…、ｎ：ｊ＝１、２、…、ｍ）
Ｅｉｊ＝Ｆｉｊ・ｖｉｊ・Ｔｉｊ
を算出し、トリップＴＲｉごとにトリップエネルギーＥｉｊを加算して、各トリップＴＲｉにおけるトリップ消費エネルギーＥｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を算出する。

続いて、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の予測値記録処理手段は、予測値記録処理を行い、区間平均車速ｖｉｊ、区間走行距離Ｔｉｊ及び区間消費エネルギーＥｉｊの予測値をＲＡＭ３２に記録する（ステップＳ２−８）。そのために、前記ＲＡＭ３２には、予測値テーブルが前記履歴情報テーブルとは別に設定される。

次に、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の消費エネルギー算出処理手段は、消費エネルギー算出処理を行い、ＲＡＭ３２に履歴情報が記録されている場合、履歴情報テーブルの各トリップＴＲｉにおけるトリップ消費エネルギーＥｉを加算して、消費エネルギーσＥを算出し、ＲＡＭ３２に履歴情報が記録されていない場合、予測値テーブルの各トリップＴＲｉにおけるトリップ消費エネルギーＥｉを加算して、消費エネルギーσＥを算出する（ステップＳ２−９）。

また、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の走行時間算出処理手段は、走行時間算出処理を行い、ＲＡＭ３２に履歴情報が記録されている場合、履歴情報テーブルの各トリップＴＲｉにおけるトリップ走行時間Ｔｉを加算して、走行時間σＴを算出し、ＲＡＭ３２に履歴情報が記録されていない場合、予測値テーブルの各トリップＴＲｉにおけるトリップ走行時間Ｔｉを加算して、走行時間σＴを算出する（ステップＳ２−１０）。

なお、ハイブリッド型車両の走行が開始された後において、前記履歴情報を履歴情報テーブルに更新することができる。そのために、前記ＣＰＵ３１の図示されない走行判断処理手段は、走行判断処理を行い、区間の走行が終了したかどうかを判断する。この場合、区間の走行が終了した場合に、前記ＣＰＵ３１の図示されない実測値記録処理手段は、実測値記録処理を行い、区間平均車速ｖｉｊ、区間消費エネルギーＥｉｊ、区間走行時間Ｔｉｊ等の実測値をＲＡＭ３２における前記履歴情報テーブルにおいて上書きすることによって記録する。また、本実施の形態において、実測値記録処理手段は、実測値を、区間の走行が終了するたびに記録するようになっているが、トリップの走行が終了するたびに記録したり、目的地に到達したときに記録したりすることができる。

さらに、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の比較処理手段としてのずれ算出処理手段は、比較処理としてのずれ算出処理を行い、履歴情報テーブルに記録された履歴情報と、予測値テーブルに記録された予測値とを比較し、比較結果における各値のずれを算出することができる。その場合、前記消費エネルギー・走行時間算出処理手段の算出値修正処理手段は、算出値修正処理を行い、算出されたずれに基づいて、前記消費エネルギーσＥ及び走行時間σＴを修正する。

また、前記中間目的地判断処理において、中間目的地が設定されていないと判断された場合、前記パラメータ算出処理手段は、道路データ、交通情報等を読み込み、経路Ｒｔ内の道路の状況、渋滞等に基づいて、経路Ｒｔを走行する際の経路平均車速を算出するとともに、経路Ｒｔの距離及び経路平均車速に基づいて、経路走行時間を算出する（ステップＳ２−１１）。なお、この場合、前記パラメータ算出処理手段は走行時間算出処理手段として機能し、走行時間算出処理を行う。

続いて、前記消費エネルギー算出処理手段は、経路Ｒｔを走行する際にハイブリッド型車両に加わる抵抗、前記経路平均車速及び経路走行時間に基づいて、経路Ｒｔを走行する際の消費エネルギーσＥを算出する（ステップＳ２−１２）。

次に、ＣＰＵ３１の図示されない蓄電装置エネルギー算出処理手段は、蓄電装置エネルギー算出処理を行い、目的地Ｐｅに到達するまでに、バッテリ１４において使用可能なエネルギー、すなわち、蓄エネルギーＢを算出する（ステップＳ３）。この場合、前記経路Ｒｔに中間目的地がある場合に、バッテリ１４の蓄電容量Ｗ（バッテリ１４の仕様、使用年数等で決まる。）を各トリップＴＲｉごとに分けて使用することができるように蓄エネルギーＢが算出される。

そのために、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段の残存容量取得処理手段は、残存容量取得処理を行い、ハイブリッド型車両が走行を開始する前の現在のバッテリ残量ＳＯＣｐｒをバッテリ残量センサ２３から読み込むとともに、バッテリ１４の仕様で決まる残存最小容量ＸＯ、及びバッテリ１４の蓄電容量ＷをＲОＭ３３から読み出す（ステップＳ３−１）。

次に、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段の中間目的地判断処理手段は、中間目的地判断処理を行い、前記経路Ｒｔに中間目的地が設定されているかどうかを判断する（ステップＳ３−２）。

前記経路Ｒｔに中間目的地が設定されている場合、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段のバッテリ残量増分算出処理手段は、バッテリ残量増分算出処理を行い、前記施設データを参照し、各中間目的地のうちの、充電施設としての充電スポットがあり、中間目的地の設定において、運転者が充電スポットで充電を行うことを意図した中間目的地（以下「充電用中間目的地」という。）について、充電設備の充電能力を読み込み、該充電能力、中間目的地での停止時間等に基づいて、バッテリ１４の許容範囲内で充電によって得られるバッテリ残量の増分ΔＳＯＣｉ’（ｉ’＝１、２、…、ｎ−１）を算出する（ステップＳ３−３）。なお、中間目的地に充電スポットがない場合、及び充電スポットがあっても、運転者が充電を行うことを意図していない場合、増分ΔＳＯＣｉ’は零（０）にされる。

また、前記経路Ｒｔに中間目的地が設定されている場合、最終目的地に到達したときにバッテリ残量が残存最小容量ＸＯになるように、各トリップＴＲｉにおける消費エネルギーＥｉに応じて、各トリップＴＲｉにおける走行が終了した時点のバッテリ残量の下限値ＳＯＣｍｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）が算出される。

そのために、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段の下限値算出処理手段は、下限値算出処理を行い、現在のバッテリ残量ＳＯＣｐｒ、残存最小容量ＸＯ、各トリップＴＲｉにおける消費エネルギーＥｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）、及び各充電用中間目的地において得られる増分ΔＳＯＣｉ’を読み込み、各トリップＴＲｉにおけるバッテリ残量ＳＯＣの下限値ＳＯＣｍｉを算出する（ステップＳ３−４）。なお、前記トリップＴＲｎにおける下限値ＳＯＣｍｎは残存最小容量ＸＯにされる。

ところで、各トリップＴＲｉにおける消費エネルギーＥｉとバッテリ残量ＳＯＣの変化量とは比例し、消費エネルギーＥｉに対するバッテリ残量ＳＯＣの変化量の比γは、バッテリ１４の仕様及び中間目的地において充電によって得られる増分ΔＳＯＣｉ’によって決まる一定の値を採るので、
γ＝Ｅ１／（ＳＯＣｐｒ−ＳＯＣｍ１）
＝Ｅ２／（ＳＯＣｍ１＋ΔＳＯＣ１−ＳＯＣｍ２）
＝Ｅ３／（ＳＯＣｍ２＋ΔＳＯＣ２−ＳＯＣｍ３）
…
＝Ｅｎ／（ＳＯＣｍ（ｎ−１）＋ΔＳＯＣ（ｎ−１）−ＸＯ）
である。そして、現在のバッテリ残量ＳＯＣｐｒ、残存最小容量ＸＯ、各トリップＴＲｉにおける消費エネルギーＥｉ及び増分ΔＳＯＣｉ’が分かっているので、前記式から各トリップＴＲｉにおける下限値ＳＯＣｍｉを算出することができる。

続いて、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段のトリップ蓄エネルギー算出処理手段は、トリップ蓄エネルギー算出処理を行い、各トリップＴＲｉで使用可能な蓄エネルギー、すなわち、トリップ蓄エネルギーＢｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を、
Ｂ１＝（ＳＯＣｐｒ−ＳＯＣｍ１）・Ｗ
Ｂ２＝（ＳＯＣｍ１＋ΔＳＯＣ１−ＳＯＣｍ２）・Ｗ
Ｂ３＝（ＳＯＣｍ２＋ΔＳＯＣ２−ＳＯＣｍ３）・Ｗ
…
Ｂｎ＝（ＳＯＣｍ（ｎ−１）＋ΔＳＯＣ（ｎ−１）−ＳＯＣｍｎ）・Ｗ
＝（ＳＯＣｍ（ｎ−１）＋ΔＳＯＣ（ｎ−１）−ＸＯ）・Ｗ
の各式によって算出する（ステップＳ３−５）。

このようにして、図９に示されるように、バッテリ残量ＳＯＣを推移させることができる。

次に、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段の第１の蓄エネルギー算出処理手段は、第１の蓄エネルギー算出処理を行い、前記トリップ蓄エネルギーＢｉを加算して、ハイブリッド型車両が経路Ｒｔを走行するのに使用可能な蓄エネルギーσＢを算出する（ステップＳ３−６）。

そして、前記中間目的地判断処理において中間目的地がない場合、前記蓄電装置エネルギー算出処理手段の第２の蓄エネルギー算出処理手段は、第２の蓄エネルギー算出処理を行い、蓄エネルギーσＢ
σＢ＝（ＳＯＣｐｒ−ＸＯ）・Ｗ
を算出する（ステップＳ３−７）。

このように、本実施の形態においては、第１、第２の蓄エネルギー算出処理において、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達する時点でバッテリ残量ＳＯＣが残存最小容量ＸＯにされるので、バッテリ１４の放電効率を高くすることができる。

次に、前記ＣＰＵ３１の図示されない発電条件成立判断処理手段は、発電条件成立判断処理を行い、消費エネルギーσＥ及び蓄エネルギーσＢを読み込み、消費エネルギーσＥが蓄エネルギーσＢより大きいかどうかによって、ハイブリッド型車両が経路Ｒｔを走行する間に燃料電池１５を駆動して発電を行う条件、すなわち、発電条件が成立するかどうかを判断する（ステップＳ４）。

そして、消費エネルギーσＥが蓄エネルギーσＢより大きく、発電条件が成立する場合、ＣＰＵ３１の図示されない発電可否判断処理手段は、発電可否判断処理を行い、燃料電池１５を駆動して発電を行うことができるかどうかを判断する（ステップＳ５）。

そのために、前記発電可否判断処理手段の発電時間算出処理手段は、発電時間算出処理を行い、消費エネルギーσＥ、蓄エネルギーσＢ、及び燃料電池１５を駆動する際の発電効率を高くすることができるほぼ一定の出力Ｐ（燃料電池１５の仕様で決まる。）を読み込み、出力Ｐで発電を行ったときの発電時間τ１
τ１＝（σＥ−σＢ）／Ｐ
を算出する（ステップＳ５−１）。

次に、発電可否判断処理手段の発電時間判断処理手段は、発電時間判断処理を行い、出力Ｐで燃料電池１５による発電を行った場合に、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができるかどうかを、発電時間τ１が走行時間σＴより短いかどうかによって判断し、発電時間τ１が走行時間σＴより短い場合、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができると判断し、発電時間τ１が走行時間σＴ以上である場合、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができないと判断する（ステップＳ５−２）。

ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができる場合、発電可否判断処理手段の発電開始・終了時刻算出処理手段は、発電開始・終了時刻算出処理を行い、前記走行時間σＴに基づいて、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達する時刻ｔｅを算出し、該時刻ｔｅから逆算して、発電開始時刻ｔ１及び発電終了時刻ｔ２を算出する（ステップＳ５−３）。

また、前記発電可否判断処理において、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができない場合、発電可否判断処理手段の出力設定変更処理手段は、時刻ｔｅまで効率よく発電を行うことができるように、出力設定変更処理を行う（ステップＳ５−４）。そして、燃料電池１５を最大出力で駆動した後、低出力で駆動するように燃料電池１５の出力の設定を変更する。なお、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができない場合、ナビゲーション装置２７によって、経路Ｒｔ上又はその近隣の充電スポットを案内することができる。

続いて、ＣＰＵ３１の図示されない時刻判断処理手段は、時刻判断処理を行い、現在の時刻を読み込み、現在の時刻が、発電開始時刻ｔ１から発電終了時刻ｔ２までの発電時間ｔの範囲内の時刻であるかどうかを判断する（ステップＳ６）。そして、現在の時刻が発電時間ｔの範囲内の時刻である場合、ＣＰＵ３１の図示されない発電処理手段としての発電モード走行処理手段は、発電処理としての発電モード走行処理を行い、発電開始時刻ｔ１から発電終了時刻ｔ２までの発電時間ｔの間、ほぼ一定の出力（前記出力Ｐ）で燃料電池１５による発電を行う（ステップＳ７）。

また、前記発電条件成立判断処理において発電条件が成立しない場合、及び前記時刻判断処理において現在の時刻が発電時間ｔの範囲内の時刻でない場合、ＣＰＵ３１の図示されないＥＶモード走行処理手段は、ＥＶモード走行処理を行い、燃料電池１５による発電を行わず、駆動モータ１１を駆動してハイブリッド型車両を走行させる（ステップＳ８）。

なお、発電終了時刻ｔ２と目的地Ｐｅに到達する時刻ｔｅとが等しい場合、バッテリ残量ＳＯＣは図１０に示されるように推移するが、発電時間τ２が短く、発電終了時刻ｔ２が目的地Ｐｅに到達する時刻ｔｅより早い場合、バッテリ残量ＳＯＣは図１１に示されるように推移する。そして、発電終了時刻ｔ２で発電が終了すると、前記ＥＶモード走行処理手段は、燃料電池１５による発電を行わず、駆動モータ１１を駆動してハイブリッド型車両を走行させる。

このように、本実施の形態においては、ハイブリッド型車両が経路Ｒｔを走行する際の消費エネルギーσＥを算出し、バッテリ１４において利用することができる蓄エネルギーσＢを算出し、消費エネルギーσＥと蓄エネルギーσＢとの差に基づいて、燃料電池１５によってほぼ一定の出力Ｐで所定の発電時間τ１にわたって発電が行われるので、負荷に応じて燃料電池１５の出力を調整する必要がなく、制御部２１における制御を簡素化することができるだけでなく、燃料電池１５を小型化することができ、燃料電池１５の発電効率を高くすることができる。また、バッテリ１４による航続距離を長くすることができる。

さらに、目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができない場合でも、消費エネルギーσＥと蓄エネルギーσＢとの差に基づいて、ほぼ一定の出力Ｐで発電を行うときの発電時間τ１を算出することによって、時刻ｔｅまで効率よく燃料電池１５の出力の設定を変更することができる。したがって、必要なエネルギー容量を提供するための燃料電池１５の出力変動幅を小さくすることができ、発電効率を高くすることができる。

ところで、本実施の形態においては、発電装置として燃料電池１５が使用され、燃料電池１５は、発電効率が高いところで、ほぼ一定の出力で駆動されるようになっている。ところが、燃料電池１５を発電効率が高いところで駆動するためには、電流対電圧特性曲線上で、電流を所定値より低くするか、又は電圧を所定値より高くする必要があり、制御が複雑になってしまう。

そこで、発電装置をほぼ一定の出力で極めて容易に駆動することができるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１２は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図、図１３は本発明の第２の実施の形態における車両駆動装置を示す図である。

図において、１１は、駆動源としての、かつ、第１の電動機械としての駆動モータ（Ｍ）、１３は該駆動モータ１１と接続され、駆動モータ１１を駆動するための第１の駆動回路（駆動部）としてのインバータ、４５は第２の電動機械としての発電機（Ｇ）、４６は該発電機４５と接続され、発電機４５を駆動するための第２の駆動回路としてのインバータ、４７は前記発電機４５を駆動するための発電用駆動源として機能する往復ピストン型の膨張式エンジンとしての、かつ、気化式エンジンとしての炭酸ガスエンジン（ＣＥ）、４８は該炭酸ガスエンジン４７を駆動するための媒体、すなわち、駆動媒体としての、本実施の形態においては、二酸化炭素が収容された媒体収容部としてのタンク（Ｔｎｋ）、４９は該タンク４８と炭酸ガスエンジン４７とを連結する流路、５０は該流路４９に配設された弁部材としてのコントロールバルブ、５１は該コントロールバルブ５０を切り換えるためのドライバである。なお、前記発電機４５及び炭酸ガスエンジン４７によって、発電装置が構成される。

ところで、二酸化炭素は、常温の高圧下、例えば、２５〔℃〕の温度及び約６〔ＭＰａ〕の圧力下に置かれると、第１の状態である液体（液相）、すなわち、液化二酸化炭素の状態になり、例えば、０〔℃〕の温度及び大気圧である約０．１〔ＭＰａ〕の圧力下に置かれると、第２の状態である気体（気相）、すなわち、炭酸ガスの状態になる。そして、液化二酸化炭素が気化（相変化）して炭酸ガスになると、二酸化炭素の容積は約３６２倍になる。すなわち、二酸化炭素は、気化に伴う体積膨張性が極めて高い。

そこで、本実施の形態においては、タンク４８内に収容された液化二酸化炭素を炭酸ガスエンジン４７内で気化させて炭酸ガスにし、気化に伴う体積膨張のエネルギーを運動エネルギーに変換するようにしている。

次に、前記炭酸ガスエンジン４７の駆動システムについて説明する。

図１４は本発明の第２の実施の形態における炭酸ガスエンジンの駆動システムを示す図である。

図において、４７は炭酸ガスエンジンであり、該炭酸ガスエンジン４７は、シリンダ５５、該シリンダ５５内において進退自在に配設された往復部材としてのピストン５６、及び該ピストン５６と連結された連結部材としてのロッド５７を備える。前記ピストン５６によって、シリンダ５５内が区画され、ヘッド側に、密封させられ、かつ、流路４９と連通させられた第１の室５８が、ロッド側に、大気に開放された第２の室５９が形成される。

また、６１は前記ロッド５７の先端において、回転自在に連結されたクランク軸であり、該クランク軸６１に発電機４５が連結される。前記クランク軸６１は、運動方向変換部として機能し、ピストン５６が進退させられると、ピストン５６の直進運動を回転運動に変換して発電機４５に伝達し、発電機４５のロータを回転させる。

そして、５０はコントロールバルブであり、該コントロールバルブ５０は、弁駆動要素としてのソレノイドｓｄ１、ｓｄ２の駆動に伴って、位置Ａ、Ｂ及びＮに置かれ、位置Ａにおいて、タンク４８と第１の室５８とを連通させ、位置Ｂにおいて、第１の室５８を大気に開放し、位置Ｎにおいて、タンク４８と第１の室５８との連通を遮断する。

本実施の形態においては、ドライバ５１がバルブ駆動信号をソレノイドｓｄ１、ｓｄ２に送り、ソレノイドｓｄ１、ｓｄ２を駆動してコントロールバルブ５０を位置Ａ及びＢに交互に置くと、炭酸ガスエンジン４７が駆動され、発電機４５が駆動されて発電が行われる。

したがって、コントロールバルブ５０が位置Ａに置かれると、タンク４８内の液化二酸化炭素は、流路４９を通り、第１の室５８に進入して気化し、炭酸ガスになる。これに伴って、ピストン５６はシリンダ５５内を前進させられる。また、コントロールバルブ５０が位置Ｂに置かれると、第１の室５８内の炭酸ガスは大気中に排出される。このとき、クランク軸６１、発電機４５等の慣性によってクランク軸６１は回転し続けているので、ピストン５６はシリンダ５５内を後退させられる。

この場合、コントロールバルブ５０においては、位置Ａ及びＢへの切換えだけでなく、コントロールバルブ５０の開度を調整することによって、コントロールバルブ５０を流れる液化二酸化炭素の量、すなわち、流量、及びコントロールバルブ５０から排出される液化二酸化炭素の圧力を調整することができる。

したがって、液化二酸化炭素の流量及び圧力を一定にすることによって、発電機４５の出力を一定にすることができる。また、液化二酸化炭素の流量及び圧力を変更することによって、発電機４５の出力を変更することができる。さらに、発電機４５の回転速度、トルク等を制御することができる。

次に、前記発電機４５によって発電を行う際の制御部２１の動作について説明する。

図１５は本発明の第２の実施の形態における発電可否判断処理のサブルーチンを示す図、図１６は本発明の第２の実施の形態における発電装置の出力及びバッテリ残量の推移を示すタイムチャートである。

この場合、前記発電条件成立判断処理において発電条件が成立すると、前記発電可否判断処理手段は、発電機４５及び炭酸ガスエンジン４７を駆動して発電を行うことができるかどうかを判断する（ステップＳ５）。

そのために、発電可否判断処理手段の前記発電時間算出処理手段は、消費エネルギーσＥ、蓄エネルギーσＢ、並びに発電機４５及び炭酸ガスエンジン４７を駆動する際の発電効率を高くすることができるほぼ一定の出力Ｐｇ（発電機４５及び炭酸ガスエンジン４７の仕様で決まる。）を読み込み、出力Ｐｇで発電を行ったときの発電時間τ１１
τ１１＝（σＥ−σＢ）／Ｐｇ
を算出する（ステップＳ５−１１）。

次に、発電可否判断処理手段の前記発電時間判断処理手段は、出力Ｐｇで発電機４５及び炭酸ガスエンジン４７による発電を行った場合に、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができるかどうかを、発電時間τ１１が走行時間σＴより短いかどうかによって判断し、発電時間τ１１が走行時間σＴより短い場合、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができると判断し、発電時間τ１１が走行時間σＴ以上である場合、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができないと判断する（ステップＳ５−１２）。

ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができる場合、発電可否判断処理手段の前記発電開始・終了時刻算出処理手段は、前記走行時間σＴに基づいて、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達する時刻ｔｅを算出し、該時刻ｔｅから逆算して、発電開始時刻ｔ１１及び発電終了時刻ｔ１２を算出する（ステップＳ５−１３）。

また、前記発電可否判断処理において、ハイブリッド型車両が目的地Ｐｅに到達するまでに発電を終了することができない場合、発電可否判断処理手段の出力設定変更処理手段は、時刻ｔｅまで効率よく発電を行うことができるように、出力設定変更処理を行う（ステップＳ５−１４）。

この場合、発電終了時刻ｔ２と目的地Ｐｅに到達する時刻ｔｅとが等しい場合、バッテリ残量ＳＯＣは図１６に示されるように推移する。

なお、タンク４８内には、タンク４８に収容された液化二酸化炭素の圧力、液位及び温度を検出するために、圧力検出部としての圧力センサ、液位検出部としての液位センサ、及び温度検出部としての温度センサが配設される。

そして、演算装置としてのＣＰＵ３１の図示されないエネルギー監視処理手段は、エネルギー監視処理を行い、液化二酸化炭素の圧力、液位及び温度を読み込み、タンク４８内の液化二酸化炭素の状態に基づいて、タンク４８内のエネルギーを算出し、監視する。続いて、前記ＣＰＵ３１の図示されない補充指示処理手段は、補充指示処理を行い、ハイブリッド型車両の走行状態及びタンク４８内のエネルギーに応じて、液化二酸化炭素を補充する必要があるかどうかを判断し、補充が必要である場合に、その旨を運転者に通知したり、補充スポットを運転者に通知したりする。

このように、本実施の形態においては、炭酸ガスエンジン４７によって発電機４５を駆動することができるので、発電機４５によってほぼ一定の出力で所定の発電時間にわたって極めて容易に発電を行うことができる。

また、炭酸ガスエンジン４７において、シリンダ５５内にピストン５６が進退自在に配設され、ロッド５７にクランク軸６１が連結されるようになっているので、ガソリンを燃料とするエンジンの部品を炭酸ガスエンジン４７に流用することができる。したがって、ハイブリッド型車両のコストを低くすることができる。

しかも、液化二酸化炭素のエネルギー密度は、リチウムイオンバッテリのエネルギー密度の約２倍であるので、ハイブリッド型車両の航続距離を電気自動車の航続距離より長くすることができる。

そして、炭酸ガスエンジン４７の駆動媒体として二酸化炭素が使用されるので、大気中に放出される炭酸ガスに対して排気処理を行う必要がない。したがって、炭酸ガスエンジン４７の構造を簡素化することができるので、ハイブリッド型車両のコストを一層低くすることができる。

また、二酸化炭素は、化学プラント等からの副生ガスを使用して製造したり、大気中の炭酸ガスを抽出することによって製造したりすることができる。炭酸ガスエンジン４７をハイブリッド型車両に搭載することによって、二酸化炭素の再循環利用が行われるので、地球上の二酸化炭素の排出量が少なくなり、地球の温暖化の防止に寄与することができる。さらに、二酸化炭素の再循環利用が行われるので、石油資源への依存度を低くすることができ、石油資源が枯渇するのを抑制することができる。

さらに、ガソリンを燃料とするエンジンにおいては、吸入行程、圧縮行程、燃焼膨張行程及び排気行程の４行程が必要であるのに対して、炭酸ガスエンジン４７においては、吸入行程及び排気行程の２行程だけが必要になり、圧縮行程及び燃焼行程が不要になる。したがって、圧縮行程が不要になることによって、発電機４５の発電効率を高くすることができるだけでなく、燃焼行程が不要になることによって、爆発による振動、音等が発生しないので、ハイブリッド型車両の走行フィーリングを高くすることができる。

本実施の形態においては、膨張式エンジンとして、かつ、気化式エンジンとして炭酸ガスエンジン４７が使用され、駆動媒体として二酸化炭素が使用されるようになっているが、窒素、ヘリウム、空気、水素等を使用し、液体から気体への相変化を利用して体積膨張のエネルギーを運動エネルギーに変換することができる。

また、駆動媒体としてドライアイスを使用し、ドライアイスを昇華させ、固体から気体への相変化を利用して体積膨張のエネルギーを運動エネルギーに変換することができる。

さらに、駆動媒体として空気を使用し、圧縮空気を膨張させることによって、体積膨張のエネルギーを運動エネルギーに変換することができる。

そして、本実施の形態においては、往復ピストン型の炭酸ガスエンジン４７が使用されるようになっているが、回転ピストン型、タービン型等の炭酸ガスエンジンを使用することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

１１ 駆動モータ
１４ バッテリ
１５ 燃料電池
２１ 制御部
３１ ＣＰＵ
４５ 発電機
４７ 炭酸ガスエンジン

Claims (10)

1. 蓄電装置と、
   発電装置と、
   前記蓄電装置及び発電装置と接続され、前記蓄電装置及び発電装置からの電力によって駆動される駆動モータと、
   出発地から目的地までの経路を設定する経路設定処理手段と、
   前記経路を走行する際の消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出処理手段と、
   前記経路を走行する際の走行時間を算出する走行時間算出処理手段と、
   前記蓄電装置の現在の残存容量、残存最小容量及び蓄電容量に基づいて、蓄エネルギーを算出する蓄エネルギー算出処理手段と、
   前記消費エネルギーが前記蓄エネルギーより大きいかどうかによって、電動駆動車両が前記経路を走行する間に前記発電装置を駆動して発電を行う必要があることを表す発電条件が成立するかどうかを判断する発電条件成立判断処理手段と、
   消費エネルギーが蓄エネルギーより大きく、前記発電条件が成立する場合に、消費エネルギー及び蓄エネルギー並びに発電装置の出力に基づいて、発電装置の出力で発電を行ったときの発電時間を算出する発電時間算出処理手段と、
   発電条件が成立する場合に、前記発電装置によってほぼ一定の出力で発電を行う発電処理手段とを有するとともに、
   該発電処理手段は、前記発電時間と前記走行時間とを比較し、発電時間が走行時間以上である場合に、前記出力の設定を変更することを特徴とする電動駆動車両。
2. 前記蓄エネルギー算出処理手段は、前記蓄電装置の現在の残存容量、残存最小容量及び蓄電容量、並びに前記経路に中間目的地が設定されている場合の、中間目的地の充電設備による充電によって得られる蓄電装置の残存容量の増分に基づいて蓄エネルギーを算出する請求項１に記載の電動駆動車両。
3. 前記消費エネルギー算出処理手段は、ナビゲーション情報、及びハイブリッド型車両に加わる抵抗に基づいて前記消費エネルギーを算出する請求項１又は２に記載の電動駆動車両。
4. 前記走行時間算出処理手段は、ナビゲーション情報に基づいて前記走行時間を算出する請求項１又は２に記載の動駆動車両。
5. 前記経路に中間目的地が設定されている場合に、経路を中間目的地で分割することによって複数のトリップを設定するトリップ設定処理手段を有するとともに、
   前記消費エネルギー算出処理手段は、各トリップにおける消費エネルギーに基づいて前記消費エネルギーを算出し、
   前記走行時間算出処理手段は、各トリップにおける走行時間に基づいて前記走行時間を算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動駆動車両。
6. ハイブリッド型車両が各トリップを走行したときの蓄電装置の残存容量の下限値を算出する下限値算出処理手段を有するとともに、
   前記蓄エネルギー算出処理手段は、前記各下限値に基づいてトリップ蓄エネルギーを算出する請求項５に記載の電動駆動車両。
7. 前記各トリップを分割することによって複数の区間を設定する区間設定処理手段を有するとともに、
   前記消費エネルギー算出処理手段は、前記各区間における消費エネルギーに基づいて前記消費エネルギーを算出し、
   前記走行時間算出処理手段は、前記各区間における走行時間に基づいて前記走行時間を算出する請求項５又は６に記載の電動駆動車両。
8. 前記発電装置は燃料電池である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動駆動車両。
9. 前記発電装置は、駆動媒体の体積膨張のエネルギーを運動エネルギーに変換する膨張式エンジン、及び該膨張式エンジンによって駆動される発電機を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動駆動車両。
10. 前記膨張式エンジンは、二酸化炭素の相変化による体積膨張のエネルギーを運動エネルギーに変換する炭酸ガスエンジンである請求項９に記載の電動駆動車両。

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