JP5961233B2 - 車両の制御装置及び車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制御装置及び車両に関する。特に、発電装置を停止した状態で駆動モータの駆動力により走行する第１の走行モードと、発電装置により発電しながら駆動モータの駆動力により走行する第２の走行モードとを切替可能な車両の制御装置及び車両に関する。
近年、車両の駆動力を出力する駆動モータと、発電装置の動力としても使用可能なエンジンとを備えるとともに、車載の発電装置及び外部の充電装置による充電が可能な二次電池を備えた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、二次電池の残存容量が低下するまでは二次電池に充電された電力のみで駆動モータを駆動し、残存容量が低下したときにエンジンを始動して、発電を開始するように制御されるものがある。
例えば、特許文献１には、二次電池の残存容量を取得し、当該残存容量が二次電池の制御下限値以上の場合には、エンジン温度にかかわらずエンジン始動を禁止して、全電動走行モードで走行するように構成されたハイブリッド車両が開示されている。
特開２００９−２４８８６０号公報
上記のように使用されるハイブリッド車両は、レンジエクステンダ車両とも呼ばれ、エンジンは、レンジエクステンダ（航続距離延長装置）として用いられる。エンジンの動力により発電された電力は、駆動モータに供給され、あるいは、二次電池に充電される。かかるレンジエクステンダ車両は、車載の発電装置を起動させずに、二次電池に充電された電力で走行することを基本思想とし、二次電池の残存容量が極僅かになったときにのみ発電装置による発電が開始される。
レンジエクステンダ車両は、例えば二次電池がフル充電の状態から、残存容量が極僅かになるまでの期間、二次電池に蓄積された電力のみで走行する（以下、かかる走行モードを「第１の走行モード」ともいう。）。すなわち、かかる期間においては、発電装置による発電が行われない。一方、レンジエクステンダ車両は、二次電池の残存容量が極僅かになると発電を開始し、発電した電力及び二次電池の電力により走行する（以下、かかる走行モードを「第２の走行モード」ともいう。）。
例えば、走行モードが第２の走行モードに切り替えられた後、二次電池の残存容量がフル充電に近い状態にまで増加したときに再び第１の走行モードに切り替えられ、以降、第１の走行モード及び第２の走行モードの切り替えが繰り返されるとする。第２の走行モードでは、駆動モータに供給する電力と併せて、二次電池に充電される電力の発電も行われる。すなわち、車両の走行に必要のない電力についても、車載の発電装置を用いて発電されるようになっている。
第２の走行モードではエンジンの運転に伴う排ガスが放出されるが、上記のように走行モードの切り替えが行われるとすると、車両の走行に必要のない電力を発電するために、余分な排ガスが放出されることになる。レンジエクステンダ車両においては、二次電池への充電の大部分を外部充電装置に担わせることが望ましく、そうすることにより、余分な燃料の消費や排ガスの放出が抑制可能になる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、レンジエクステンダ車両の二次電池への充電の大部分を外部充電装置に担わせ、車載の発電装置による発電を抑制することが可能な、車両の制御装置及び車両を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、発電装置を停止した状態で駆動モータの駆動力によって走行する第１の走行モードと、前記発電装置により発電しながら前記駆動モータの駆動力によって走行する第２の走行モードと、を切替可能な車両の制御装置において、前記駆動モータに電力を供給する二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、前記残存容量に基づいて走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替え、外部充電されたことに基づいて走行モードを前記第２の走行モードから前記第１の走行モードに切り替える走行モード切替部と、を備え、前記走行モード切替部は、前記走行モードが前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替えられたときに、エンジン制御モードを、前記エンジンの駆動制御に関連する機器を起動させて前記エンジンを速やかに始動可能な状態で維持させるスタンバイモードに切り替え、前記走行モードが前記第１の走行モードの間は、前記エンジン制御モードを、前記エンジンの停止中における前記スタンバイモードよりも電力消費の小さいスリープモードに維持する、車両の制御装置が提供される。
また、前記第２の走行モード中に、前記残存容量が所定の下限判定閾値未満になってから所定の上限判定閾値以上になるまでの期間、前記発電装置により発電させる発電実行モードとし、前記残存容量が前記上限判定閾値以上になってから前記下限判定閾値未満になるまでの期間、前記発電装置の発電を停止させる発電停止モードとする発電モード切替部を備えてもよい。
また、前記スタンバイモードは、前記エンジンのクランク角度の監視、燃料圧送ポンプの駆動、グロープラグへの通電、センサ起動、及びヒータ通電のうちの少なくとも一つの処理を含んでもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上述したいずれかの制御装置と、車両を駆動する駆動モータと、前記駆動モータに電力を供給する二次電池と、前記駆動モータ及び前記二次電池の少なくとも一方に供給する電力を発電する発電装置と、を備える、車両が提供される。
本発明にかかる車両の制御装置及び車両によれば、レンジエクステンダ車両の二次電池への充電の大部分を外部充電装置に担わせ、車載の発電装置による発電を抑制することが可能となる。したがって、本発明によれば、燃費や排ガスの放出を抑制することができる。
図１は、本発明の一実施形態にかかる車両全体のシステムの概略構成を示す模式図である。 図２は、走行制御装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、イグニッションスイッチオフ時の制御処理を示すフローチャートである。 図４は、イグニッションスイッチオン時の制御処理を示すフローチャートである。 図５は、ＲＥモード中の制御処理を示すフローチャートである。 図６は、残存容量に基づいて走行モードを切り替える場合のタイムチャートである。 図７は、本実施形態による走行モード切り替えを実施した場合のタイムチャートである。 図８は、燃料電池ハイブリッド車両のシステムの構成例を示す模式図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜＜１．システムの全体構成例＞＞
まず、本発明の一実施形態にかかる電動車両のシステムの全体構成の一例について説明する。図１は、本実施形態にかかる電動車両のシステム１の構成例を示す模式図である。図１において、実線が動力を示し、点線が電力を示し、破線が電気信号を示す。
かかるシステム１は、駆動モータ３０により車両の駆動軸５０に付与する駆動力を発生させる駆動系と、発電装置１４により駆動モータ３０に供給する電力を発電する発電系と、駆動系及び発電系を制御する電子制御系とにより構成される。かかるシステム１は、いわゆるレンジエクステンダ車両として構成されるものであるが、外部充電装置による二次電池４０への充電が可能なシリーズ式ハイブリッド車両と称される場合もある。
駆動系は、主として、二次電池４０、インバータ２０及び駆動モータ３０により構成される。発電系は、主として、エンジン１２、発電装置１４及びインバータ１６により構成される。電子制御系は、主として、走行制御装置（図１では「ＥＣＵ」と表記）１００及びエンジン制御装置（図１では「エンジンＥＣＵ」と表記）６０により構成される。
かかるシステム１では、基本的には、二次電池４０に充電された電力のみを利用して駆動モータ３０によって駆動力を発生させて車両の走行制御が行われる（以下、かかる走行モードを「ＥＶモード」あるいは「第１の走行モード」という。）。また、かかるシステム１では、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満になった場合には、発電装置１４による発電を行いながら、駆動モータ３０によって駆動力を発生させて車両の走行制御が行われる。（以下、かかる走行モードを「ＲＥ（Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄ）モード」あるいは「第２の走行モード」という。）。
＜１−１．駆動系の構成＞
駆動系を構成する駆動モータ３０は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２０を介して二次電池４０に接続されている。駆動モータ３０は、インバータ２０から供給される電流により発生する電磁力と、駆動モータ３０内に設けられたマグネットの磁力とによって、駆動軸５０に付与する駆動力を発生させる。また、駆動モータ３０は、減速時に熱エネルギとして捨てられる減速エネルギを電力に変換して二次電池４０に充電する回生機能を有していてもよい。
駆動モータ３０は、いずれも三相交流式のモータとして構成されている。かかるモータは、ステータコイルの三相巻線に三相交流電流を供給することによってモータ内に回転磁界を発生させ、ロータに設けられた永久磁石が回転磁界に引かれることによりトルクを発生させる。このとき発生するトルクは、モータに供給される電流の大きさに比例する。また、モータに供給される交流電流の周波数は、モータの出力トルク及び回転数に応じて設定される。
二次電池４０は、例えば、充放電可能な蓄電池等の二次電池により構成される。本実施形態にかかるシステム１では、電圧が２００Ｖの高電圧二次電池４０が用いられている。インバータ２０は、二次電池４０の電圧を駆動モータ３０に印加することで、駆動モータ３０のモータ巻き線に電流を供給する。インバータ２０は、昇圧コンバータ付のインバータであってもよい。
また、二次電池４０には充電器コントローラ９０が接続されている。充電器コントローラ９０は、外部充電装置による二次電池４０への充電を制御するための機器である。かかる充電器コントローラ９０は、外部充電装置への接続を検出したときに、検出信号を走行制御装置１００に出力する。例えば、二次電池４０への充電用のコネクタに、外部充電装置の充電用ガンが挿入されたときに、充電器コントローラ９０は、外部充電装置による充電が行われると判定することができる。あるいは、非接触式の外部充電装置の場合には、充電器コントローラ９０は、当該外部充電装置との無線通信や、充電開始確認用の微弱電流によって、外部充電装置による充電が行われると判定することができる。
＜１−２．発電系の構成＞
発電系を構成する発電装置１４は、エンジン１２の駆動力を利用して発電を行う装置として構成されている。かかる発電装置１４は、駆動モータ３０と同様に、三相交流式のモータとして構成されている。発電装置１４は、交流電力を直流電力に変換するインバータ１６を介して、駆動系を構成するインバータ２０及び二次電池４０に接続されている。発電された電力は、インバータ１６，２０を介して駆動モータ３０に対して供給されるとともに、一部の余剰の電力が二次電池４０に充電される。インバータ１６は、昇圧コンバータ付のインバータとして構成されてもよい。
エンジン１２は、発電装置１４による発電のための動力を発生する。エンジン１２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとすることができるが、これらに限られない。発電装置１４は、エンジン１２の始動時において、二次電池４０からの電力を利用して、スタータとしても機能するように構成されてもよい。
＜１−３．電子制御系の構成＞
本実施形態にかかるシステム１の電子制御系は、走行制御装置１００及びエンジン制御装置６０により構成されている。なお、走行制御装置及びエンジン制御装置が一体となった一つの制御装置により電子制御系が構成されてもよく、あるいは、走行制御装置がさらに複数の制御装置に分けられて構成されてもよい。
（１−３−１．エンジン制御装置）
エンジン制御装置６０は、例えば、公知のマイクロコンピュータを中心に構成され、エンジン１２の駆動制御に関連する種々の機器に対する駆動制御を行う。かかるエンジン制御装置６０は、走行モードがＲＥモード（第２の走行モード）にされると、エンジン制御モードをスタンバイモードとする。また、エンジン制御装置６０は、走行モードがＥＶモード（第１の走行モード）にされると、エンジン制御モードをスリープモードとする。
スタンバイモードでは、エンジン１２を速やかに始動可能な状態で維持するための制御処理が行われる。例えば、スタンバイモードでは、エンジン１２のクランク角度の監視、エンジン１２に燃料を供給するための燃料圧送ポンプの駆動、酸素センサ等のセンサの起動、エンジン１２の冷却水等を加熱するためのヒータ類への通電が行われる。一方、スリープモードでは、上記の制御処理が中止されるため、スタンバイモードと比較して電力消費が抑えられる。
エンジン制御装置６０は、ＲＥモードにおいて、走行制御装置１００からの指令に基づいてエンジン１２の駆動制御を行い、必要な電力を発電する。例えば、エンジン制御装置６０は、エンジン１２の燃料噴射制御、吸気制御等を行う。本実施形態では、エンジン１２は発電装置１４の動力を発生するために用いられることから、エンジン回転数や出力トルクは一定とされるか、あるいは、複数段階で切り替えられるようにしてもよい。
（１−３−２．走行制御装置）
走行制御装置１００は、例えば、公知のマイクロコンピュータを中心に構成された制御ユニットである。かかる走行制御装置１００は、運転者によるアクセルペダルの操作量等に基づいて駆動モータ３０の要求トルクを算出する。走行制御装置１００は、算出した要求トルクに基づいて駆動系のインバータ２０の制御を実行し、駆動モータ３０により所望の駆動力を発生させる。
また、走行制御装置１００は、車両の走行モードを、ＥＶモード（第１の走行モード）、又はＲＥモード（第２の走行モード）に切り替える。ＥＶモードにおいて、走行制御装置１００は、上述の駆動モータ３０の出力制御を実行する。ＲＥ走行モードにおいて、走行制御装置１００は、上述の駆動モータ３０の出力制御と併せて、エンジン制御装置６０に対して指令を行うとともに発電系のインバータ１６の制御を行い、エンジン１２の駆動力を利用した発電制御を実行する。
図２は、電子制御系を構成する走行制御装置１００の構成のうち、走行モードの切り替えに関連する部分を機能的に示すブロック図である。走行制御装置１００は、ＳＯＣ検出部１２０と、外部充電検出部１４０と、走行モード切替部１６０と、発電モード切替部１７０とを備えている。このうち、ＳＯＣ検出部１２０、外部充電検出部１４０、走行モード切替部１６０、及び発電モード切替部１７０は、具体的には、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能であってよい。
この他、走行制御装置１００には、図示しないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置が備えられていてもよい。かかる走行制御装置１００には、二次電池４０の残存容量ＳＯＣに関連する信号や、車両のイグニッションスイッチのオンオフを示す信号、充電器コントローラ９０の検出信号等が入力される。
ＳＯＣ検出部１２０は、二次電池４０の残存容量ＳＯＣに関連する信号を読み込み、二次電池４０の残存容量ＳＯＣを求める。本実施形態では、残存容量ＳＯＣは、二次電池４０の充電容量の最大値に対する現在の充電量（％）を示す。残存容量ＳＯＣに関連する信号は、例えば、二次電池４０に設けられた電圧センサや電流センサのセンサ信号とすることができる。充電容量の最大値は、二次電池４０の温度Ｔｂに応じて変化するため、ＳＯＣ検出部１２０は、残存容量ＳＯＣを求める際に、二次電池４０の温度Ｔｂを考慮してもよい。
外部充電検出部１４０は、車載の発電装置１４ではなく、外部充電装置によって二次電池４０への充電が行われる状態を検出する。本実施形態では、外部充電検出部１４０は、充電器コントローラ９０の検出信号に基づいて、外部充電装置によって二次電池４０への充電が行われる状態を検出する。
走行モード切替部１６０は、ＳＯＣ検出部１２０で検出された二次電池４０の残存容量ＳＯＣ（％）を所定の下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１（％）と比較する。そして、走行モード切替部１６０は、残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満になったときに、走行モードを、ＥＶモードからＲＥモードに移行する。これにより、二次電池４０がフル充電の状態から、残存容量ＳＯＣが低下するまでの期間は、基本的に二次電池４０に充電された電力のみを利用して車両が走行する。したがって、できる限り、エンジン１２に供給する燃料の消費を伴わず、排ガスも放出されないＥＶモードで、車両が走行する。
一方、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低下した場合には、発電装置１４により発電される電力を利用したＲＥモードで車両が走行することになる。ＲＥモードにおいては、残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を下回ると発電装置１４による発電が開始される一方、残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を超えると発電装置１４による発電は中止される。
下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１は、例えば１〜３％とすることができる。また、上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２は、例えば５〜７％とすることができる。これにより、外部充電装置によって二次電池４０の充電が行われるまでは、車載の発電装置１４によって、車両の走行に必要な電力のみを発電しながら、車両の走行を継続させることができる。
走行モード切替部１６０は、走行モードをＲＥモードに切り替えた場合には、エンジン制御装置６０に対して、スタンバイモードへの移行指令を送信する。同時に、走行モード切替部１６０は、走行モードをＲＥモードに切り替えた場合に、発電モード切替部に対して発電制御開始の指示を送る。一方、走行モード切替部１６０は、走行モードをＥＶモードに切り替えた場合には、エンジン制御装置６０に対して、スリープモードへの移行指令を送信する。
また、本実施形態では、走行モード切替部１６０は、車両が外部充電装置に接続され、外部充電装置によって二次電池４０の充電が行われた場合にのみ、走行モードをＲＥモードからＥＶモードに復帰させる。したがって、二次電池４０が外部充電装置によって充電された後、基本的にＥＶモードで走行しつつ、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低下した後、外部充電装置に接続されるまではＲＥモードで走行する、環境に有利な走行が可能となっている。
発電モード切替部１７０は、ＲＥモード中、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を下回ると、発電モードを発電停止モードから発電実行モードに切り替える。発電実行モードにおいては、発電モード切替部１７０はエンジン制御装置６０に対してエンジン１２の制御指令を送信する。このとき、エンジン１２はスタンバイモードとされているために、速やかに始動開始されるようになっている。また、発電実行モードにおいては、発電モード切替部１７０は、発電系のインバータ１６を制御して、発電制御を行うようになっている。
また、発電モード切替部１７０は、ＲＥモード中、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２に到達すると、発電モードを発電実行モードから発電停止モードに切り替える。発電停止モードにおいては、エンジン１２の制御及び発電系のインバータ１６の制御が中断される。ただし、発電停止モード中においても、エンジン１２はスタンバイモードで維持される。このようにして、ＲＥモードにおいては、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが、下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以上、上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２未満の範囲で維持されるように、発電系の制御が行われる。
＜＜２．制御方法の例＞＞
次に、本実施形態にかかる走行制御装置１００による制御方法について説明する。図３〜図５は、本実施形態にかかる制御処理を示すフローチャートである。このうち、図３は、イグニッションスイッチがオフとなっている間に実行される処理を示すフローチャートである。また、図４〜図５は、イグニッションスイッチがオンとなっている間に実行される処理を示すフローチャートである。
＜２−１．ＩＧスイッチオフ時の制御処理＞
まず、図３を参照して、イグニッションスイッチがオフとなっている間に実行される処理について説明する。かかる制御処理は、走行モードをＲＥモードからＥＶモードへと切り替えるための判定処理である。まず、ステップＳ５０において、走行モード切替部１６０は、イグニッションスイッチがオフの状態か否かを判別する。イグニッションスイッチがオンの場合（Ｓ５０：Ｎｏ）、走行モードをＲＥモードからＥＶモードに切り替えることはないため、そのままＥＶモード切替判定処理を終了する。
イグニッションスイッチがオフの場合（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、ステップＳ５２において、走行モード切替部１６０は、外部充電装置に接続されたか否かを判別する。例えば、充電用のコネクタに、外部充電装置の充電用ガンが挿入されたときに、外部充電装置に接続されたと判定することができる。あるいは、非接触式の外部充電装置の場合には、当該外部充電装置との無線通信や、充電開始確認用の微弱電流によって、外部充電装置に接続されたと判定することができる。かかる判別は、充電器コントローラ９０の検出信号に基づいて行われてもよい。
外部充電装置への接続が検知されない場合（Ｓ５２：Ｎｏ）、ステップＳ５０に戻り、イグニッションスイッチがオフの間、外部充電装置への接続判定が繰り返される。一方、外部充電装置への接続が検知された場合（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５４において、走行モード切替部１６０は、走行モードをＲＥモードからＥＶモードに復帰させる。これにより、外部充電装置による二次電池４０への充電が行われたときにのみ、走行モードがＥＶモードに復帰することとなる。
＜２−２．ＩＧスイッチオン時の制御処理＞
次に、図４〜図５を参照して、イグニッションスイッチがオンとなっている間に実行される処理について説明する。まず、イグニッションスイッチがオンにされると、ステップＳ１０において、走行モード切替部１６０は、現在の走行モードがＥＶモードか否かを判別する。現在の走行モードがＲＥモードである場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、イグニッションスイッチがオンの間は走行モードがＲＥモードで維持されるため、ＲＥモードの処理を行うステップＳ１８に進む。
一方、現在の走行モードがＥＶモードである場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２において、走行モード切替部１６０は、現在の二次電池４０の残存容量ＳＯＣを読み込み、残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満であるか否かを判別する。下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１は、例えば１〜３％とすることができる。残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以上である場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、走行モード切替部１６０は、走行モードをＥＶモードに維持したまま、ステップＳ１４においてエンジンスリープ処理を行い、ステップＳ１２に戻る。エンジンスリープ処理では、エンジン制御装置６０に対してエンジン制御モードをエンジンスリープモードとするよう指令が送信される。
一方、残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、走行モード切替部１６０は、ステップＳ１６において、走行モードをＥＶモードからＲＥモードに切り替える。走行モードがＲＥモードに切り替えられると、走行モード切替部１６０は、ステップＳ１８において、エンジンスタンバイ処理を行う。上述のステップＳ１０において、走行モードがＲＥモードと判定された場合（Ｓ１０：Ｎｏ）においても、ステップＳ１８において、エンジンスタンバイ処理が行われる。
エンジンスタンバイ処理では、エンジン制御装置６０に対してエンジン制御モードをエンジンスタンバイモードとするよう指令が送信される。これにより、エンジン制御装置６０は、エンジン１２のクランク角度の監視、エンジン１２に燃料を供給するための燃料圧送ポンプの駆動、酸素センサ等のセンサの起動、エンジン１２の冷却水等を加熱するためのヒータ類への通電を行い、エンジン１２を速やかに始動できる状態とする。
次いで、ステップＳ２０において、発電モード切替部１７０は、現在の発電モードが発電実行モードであるか否かを判別する。現在の発電モードが発電実行モードでない場合、すなわち、発電停止モードである場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、ステップＳ２８において、発電モード切替部１７０は、現在の二次電池４０の残存容量ＳＯＣを読み込み、残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満であるか否かを判別する。残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以上である場合（Ｓ２８：Ｎｏ）、発電停止モードを維持したままステップＳ３４に進む。
一方、残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満の場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０において、発電モード切替部１７０は、発電モードを発電実行モードに切り替える。次いで、ステップＳ３２において、走行制御装置１００は、エンジン制御装置６０に制御指令を送信するとともに発電系のインバータ１６の制御を実行し、発電を開始する。このときの発電量は、例えば、車両の走行に必要なトルクを発生可能な駆動モータ３０の要求電力に基づいて決定される。発電装置１４による発電を開始した後は、ステップＳ３４に進む。
また、上述のステップＳ２０において、現在の発電モードが発電実行モードである場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２において、発電モード切替部１７０は、現在の二次電池４０の残存容量ＳＯＣを読み込み、残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を超えているか否かを判別する。上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２は、例えば５〜７％とすることができる。残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以下である場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、発電実行モードを継続したまま、ステップＳ３４に進む。
一方、残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を超えている場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２４において、発電モード切替部１７０は、発電モードを発電停止モードに切り替える。次いで、ステップＳ２６において、発電モード切替部１７０は、エンジン１２及び発電系のインバータ１６の制御による発電制御を停止する。発電を停止した後は、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では、発電モード切替部１７０は、イグニッションスイッチがオンの状態で維持されているか否かを判別する。イグニションスイッチがオンのままであれば（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０に戻って上述の手順に沿って処理が繰り返される。一方、イグニッションスイッチがオフになった場合（Ｓ３４：Ｎｏ）、走行制御装置１００は制御処理を終了する。
本実施形態にかかる制御処理では、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低下するまでの間は、二次電池４０に充電された電力のみを利用してＥＶモードで走行制御が行われる。また、残存容量ＳＯＣが低下して下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を下回った場合には、発電装置１４によって発電される電力を用いてＲＥモードで走行制御が行われる。このとき、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが、上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２と下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１との間に維持されるように発電の実行及び停止が切り換えられる。したがって、車両の走行に必要な電力量を超える発電が抑制され、燃費や排ガスの放出が抑制される。
また、本実施形態では、ＲＥモード中にはエンジン制御モードがスタンバイモードとされ、速やかにエンジン１２を始動させることができる。また、ＥＶモード中にはエンジン制御モードがスリープモードとされ、エンジン１２を始動させる必要がない期間、電力消費を抑制することができる。
＜２−３．タイムチャート＞
次に、本実施形態にかかる走行制御装置１００によって走行制御処理が実行される場合の、走行モードの切り替え時期及び二次電池４０の残存容量ＳＯＣの推移について、タイムチャートに基づき説明する。図６は、外部充電装置に接続される前であっても二次電池の残存容量ＳＯＣによって走行モードが切り替えられる場合の例を示すタイムチャートである。図７は、本実施形態にかかる走行制御装置１００により走行モードの切り替えを行う場合の例を示すタイムチャートである。
図６に示すように、二次電池の残存容量ＳＯＣによって走行モードが切り替えられる場合において、二次電池４０がフル充電状態となっている時点ｔ０からＥＶモードが継続する。この間、車両のイグニッションスイッチのオンオフが繰り返されても、すなわち、車両の使用が中断しても、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満にならない限り、ＥＶモードでの走行制御が継続される。
そして、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満になった時点ｔ１において、走行モードがＥＶモードからＲＥモードに切り替わる。以降、車載の発電装置１４による発電が実行され、残存容量ＳＯＣが、例えばフル充電状態（残存容量ＳＯＣ＝ＳＯＣ＿０）になると、走行モードがＥＶモードに復帰し、車載の発電装置１４による発電が停止する。以降、残存容量ＳＯＣの増減に基づいて、走行モードの切り替えが行われる。
途中、外部充電装置に接続されると、残存容量ＳＯＣはフル充電状態になるが、それまでの期間は、車両の走行に必要な電力以外に、二次電池４０に充電される電力の発電が車載の発電装置１４により行われる。したがって、図６の例では、発電装置１４の動力を出力するエンジン１２の燃費が増加するとともに、排ガスの放出量は増加する。
一方、図７に示すように、本実施形態にかかる走行制御装置１００により走行モードの切り替えを行う場合において、二次電池４０がフル充電状態となっている時点ｔ１０からＥＶモードが継続する。この間、車両のイグニッションスイッチのオンオフが繰り返されても、すなわち、車両の使用が中断しても、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１（例えば１〜３％）未満にならない限り、ＥＶモードでの走行制御が継続される。また、ＥＶモード中は、エンジン制御モードはスリープモードに維持される。
そして、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１未満になった時点ｔ１において、走行モードがＥＶモードからＲＥモードに切り替わる。ＲＥモード中は、エンジン制御モードはスタンバイモードに維持される。同時に、発電モードが発電実行モードに切り替わり、車載の発電装置１４による発電が開始される。時点ｔ１１から時点ｔ１２の期間は、発電装置１４により発電された電力により駆動モータ３０が駆動されるとともに、二次電池４０への充電が行われる。
二次電池４０の残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２（例えば５〜７％）を超えた時点ｔ１２において、発電モードが発電停止モードに切り替わり、車載の発電装置１４による発電が停止される。このとき、走行モードはＲＥモードで維持され、エンジン制御モードもスタンバイモードで維持される。以降、時点ｔ１３から時点ｔ１７までの期間、ＲＥモードで、車載の発電装置１４による発電の実行及び停止が繰り返される。そして、外部充電装置に接続された時点ｔ１７において、走行モードはＥＶモードに復帰し、時点ｔ１８において、二次電池４０はフル充電状態となる。
このように、本実施形態の制御の例では、ＲＥモード中、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を大きく上回ることはなく、車両の走行に必要な電力以外の発電が抑制される。
以上説明したように、本実施形態によれば、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低下するまでの間は、二次電池４０に充電された電力のみを利用してＥＶモードで走行制御が行われる。また、残存容量ＳＯＣが低下して下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を下回った場合には、発電装置１４によって発電される電力を用いてＲＥモードで走行制御が行われる。このとき、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが、上限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２と下限判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１との間に維持されるように発電の実行及び停止が切り換えられる。したがって、車両の走行に必要な電力量を超える発電が抑制され、燃費や排ガスの放出が抑制される。
また、本実施形態では、ＲＥモード中にはエンジン制御モードがスタンバイモードとされ、速やかにエンジン１２を始動させることができる。また、ＥＶモード中にはエンジン制御モードがスリープモードとされ、エンジン１２を始動させる必要がない期間、電力消費を抑制することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記の実施形態では、エンジン１２の動力を用いて発電装置１４としてのモータにより発電する発電系を用いていたが、本発明はかかる例に限定されない。図８に示すように、水素タンク７２及び燃料電池７４を備え、燃料電池７４において水素と酸素を反応させて発電する発電系を用いた燃料電池車両（ＦＣＶ）３であってもよい。この場合においても、発電に利用する水素量を低減できるとともに、燃料電池の劣化を抑制することができる。
また、上記の実施形態では、外部充電装置に接続された時点において走行モードがＥＶモードに復帰することとしていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、外部充電されたことを、充電器の充電電流や充電電圧に基づいて判別することもできる。また、外部充電装置に接続された後に、車両内、外部充電装置、もしくは通信端末に設置された、充電開始を指示する操作ボタンによる充電開始信号、充電完了信号、充電中止信号に基づいて、外部充電されたことを判別することもできる。さらに、外部充電装置に接続されたことと、残存容量ＳＯＣが所定値以上になったこととを組み合わせて、外部充電されたことを判別してもよい。
１ 車両システム
１２ エンジン
１４ 発電装置
１６ 発電系インバータ
２０ 駆動系インバータ
３０ 駆動モータ
４０ 二次電池
５０ 駆動軸
６０ エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）
７２ 水素タンク
７４ 燃料電池
９０ 充電器コントローラ
１００ 走行制御装置（ＥＣＵ）
１２０ ＳＯＣ検出部
１４０ 外部充電検出部
１６０ 走行モード切替部
１７０ 発電モード切替部

Claims (4)

  1. エンジンの動力により発電を行う発電装置を停止した状態で駆動モータの駆動力によって走行する第１の走行モードと、前記発電装置により発電しながら前記駆動モータの駆動力によって走行する第２の走行モードと、を切替可能な車両の制御装置において、
    前記駆動モータに電力を供給する二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、
    前記残存容量に基づいて走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替え、外部充電されたことに基づいて走行モードを前記第２の走行モードから前記第１の走行モードに切り替える走行モード切替部と、を備え、
    前記走行モード切替部は、前記走行モードが前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替えられたときに、エンジン制御モードを、前記エンジンの駆動制御に関連する機器を起動させて前記エンジンを速やかに始動可能な状態で維持させるスタンバイモードに切り替え、前記走行モードが前記第１の走行モードの間は、前記エンジン制御モードを、前記エンジンの停止中における前記スタンバイモードよりも電力消費の小さいスリープモードに維持する、車両の制御装置。
  2. 前記第２の走行モード中に、前記残存容量が所定の下限判定閾値未満になってから所定の上限判定閾値以上になるまでの期間、前記発電装置により発電させる発電実行モードとし、前記残存容量が前記上限判定閾値以上になってから前記下限判定閾値未満になるまでの期間、前記発電装置の発電を停止させる発電停止モードとする発電モード切替部を備える、請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記スタンバイモードは、前記エンジンのクランク角度の監視、燃料圧送ポンプの駆動、グロープラグへの通電、センサ起動、及びヒータ通電のうちの少なくとも一つの処理を含む、請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載された制御装置と、
    車両を駆動する駆動モータと、
    前記駆動モータに電力を供給する二次電池と、
    前記駆動モータ及び前記二次電池の少なくとも一方に供給する電力を発電する発電装置と、
    を備える、車両。
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