JP5983469B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置、詳しくは、エンジンがジェネレータを駆動するためだけに運転されるシリーズ式のハイブリッド車の制御装置に関する。

従来、燃料の燃焼でトルクを発生するエンジンと、前記エンジンで駆動されて発電を行うジェネレータと、前記ジェネレータによって発電された電力を蓄電するバッテリと、前記ジェネレータの発電電力及び前記バッテリの蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動される走行用モータとを含む、シリーズ式のハイブリッド車が知られている。

この種のハイブリッド車においては、バッテリの残存容量（バッテリ残量ともいう）（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が少なくなるとその旨を運転者に報知する装置が通常備えられる。例えば、特許文献１には、バッテリの蓄電割合が所定の蓄電割合未満のときは、その旨を運転者に報知するために、蓄電割合情報をディスプレイに点滅表示し、かつ、スピーカから警告音を出力することが開示されている。

特開２０１２−０８１８３４号公報（段落００２３）

しかし、ただ単に情報を表示したり音声を出力するだけでは、運転者がそれに気づかないことがある。特に、走行中は、運転者が周囲の状況把握に気を取られているので、前記点滅表示や警告音に気づかず、走行を続ける場合がある。運転者がバッテリ残量の低下に気づかず、そのまま走行を続けると、ついにはバッテリ残量が所定の使用下限容量まで低下して、車両の走行が停止してしまう。

そこで、本発明は、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知し得るハイブリッド車の制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、燃料の燃焼でトルクを発生するエンジンと、前記エンジンで駆動されて発電を行うジェネレータと、前記ジェネレータによって発電された電力を蓄電するバッテリと、前記ジェネレータの発電電力及び前記バッテリの蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動される走行用モータとを含むハイブリッド車の制御装置であって、前記バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、前記バッテリの残量の低下に伴って所定の警報表示を行う表示手段と、走行モードを、前記バッテリ残量検出手段で検出されたバッテリ残量が所定の第１閾値未満でかつ当該第１閾値よりも小さい第２閾値以上のときは、前記表示手段による警報表示を行うとともに、エンジンを運転してジェネレータによる発電を行い、走行用モータに供給される電力の少なくとも一部を前記ジェネレータによる発電電力で賄う強制発電モードとし、前記バッテリ残量が前記第２閾値未満のときは、前記表示手段による警報表示を行うとともに、前記強制発電モードのときよりも高い回転数でエンジンを運転してジェネレータによる発電を行う緊急発電モードとする制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車の制御装置ハイブリッド車の制御装置である（請求項１）。

本発明によれば、エンジンと、ジェネレータと、バッテリと、走行用モータとを含むハイブリッド車において、バッテリ残量が第１閾値未満のときは、エンジンを運転してジェネレータによる発電を行う強制発電モードとされ、バッテリ残量が第１閾値より小さい第２閾値未満のときは、強制発電モードのときよりも高い回転数でエンジンを運転する緊急発電モードとされる。

そのため、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、エンジン回転が上昇する。このようなエンジン回転の上昇は、運転者にエンジン音の変化やトルクショックを体感させる。運転者は、何も特別な操作をしていないのに、突然エンジン回転が上るので、車両の異変を感じ、何事かが起こったことに気づく。したがって、ただ単に情報を表示したり音声を出力するよりも、運転者の注意が喚起され、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知できる。

以上により、本発明によれば、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知し得るハイブリッド車の制御装置が提供される。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、エンジン出力を一定としつつエンジン回転数を所定量増加させる（請求項２）。

この構成によれば、走行に必要な要求出力に対してエンジン発生出力は一定に維持しつつ、エンジン音を高くして警報することができる。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を小さくすることにより、エンジン出力を一定とする（請求項３）。

この構成によれば、スロットル弁の開度を小さくすることにより、吸入空気量が減量されて、エンジントルクが低減する。そのため、トルク及び回転数により定められるエンジン出力が合理的に一定に維持される。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、車速が高いほど車室内の音圧レベルが大きくなるようにエンジン回転数を増加させる（請求項４）。

一般に、車速が高くなると、ロードノイズや風きり音等が大きくなる。一方、エンジンがジェネレータを駆動するためだけに運転されるシリーズ式のハイブリッド車では、エンジン回転数は目標発電量によって決まり、車速に影響されない（例えばエンジン回転数は車速に依らず一定に維持される）。すると、前記ハイブリッド車では、車速が高くなると、エンジン音がロードノイズや風きり音等でかき消される可能性がある。エンジン音が他の音でかき消されると、運転者にバッテリ残量の低下を満足に報知できなくなる。

そこで、この構成によれば、車速が高いほど車室内の音圧レベルが大きくなるようにエンジン回転数が増加されるので、車速にそぐわない過剰な音圧レベルの上昇を回避しつつ、車速が高いときでも、エンジン音がロードノイズや風きり音等でかき消されず、常に、運転者にバッテリ残量の低下を満足に報知することができる。

本発明は、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知し得るハイブリッド車の制御装置を提供するから、例えば、エンジンと、ジェネレータと、バッテリと、走行用モータとを含む、シリーズ式のハイブリッド車の技術の発展向上に寄与する。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車のブロック構成図である。 前記ハイブリッド車の制御システム図である。 前記ハイブリッド車の水素残量とバッテリ残量とをパラメータとする走行モード切り替えマップである。 前記ハイブリッド車のエンジン出力とエンジン回転との関係図である。 本発明の実施形態の作用を示す車速と音圧レベルとの関係図である。 前記ハイブリッド車のエンジン回転とスロットル開度との関係図である。 前記ハイブリッド車のコントロールユニットによる処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。

（１）全体構成
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車（以下単に「車両」という）１のブロック構成図である。この車両１はシリーズ式のハイブリッド車である。車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ２０と、バッテリ３０と、走行用モータ４０とを備えている。

モータジェネレータ２０は、回転軸がエンジン１０の出力軸（図２に示すエキセントリックシャフト１３）に連結されている。モータジェネレータ２０は、エンジン１０に駆動力を付与する機能と、エンジン１０で駆動されて発電を行う機能とを有する。前者の機能により、モータジェネレータ２０は、例えばエンジン１０を駆動して始動することができる。後者の機能により、モータジェネレータ２０は、始動後のエンジン１０により駆動されて、例えば走行用モータ４０を駆動するための電力を生成することができる。

バッテリ３０は、モータジェネレータ２０によって発電された電力を蓄電する（換言すれば前記電力で充電される）。本実施形態では、前記バッテリ３０は、比較的、高電圧、大容量のバッテリである。バッテリ３０は、車両１の外部の電源による外部充電が可能である。

走行用モータ４０は、モータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動される。この走行用モータ４０の駆動力が、デファレンシャル装置６０を介して、駆動輪としての左右の前輪６１に伝達され、車両１が走行する。走行用モータ４０は、車両１の減速時は、ジェネレータとして作動する。走行用モータ４０で発電された電力はバッテリ３０に蓄電される。

モータジェネレータ２０、バッテリ３０、及び走行用モータ４０の間にインバータ５０が介設されている。このインバータ５０を介して、モータジェネレータ２０の発電電力が、バッテリ３０及び走行用モータ４０の少なくとも一方に供給される。また、このインバータ５０を介して、バッテリ３０の蓄電電力が、モータジェネレータ２０及び走行用モータ４０の少なくとも一方に供給される。

モータジェネレータ２０は、図示しないが、回転軸と連動して回転するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備えている。ロータには、磁界を発生させるためのフィールドコイルが巻装され、ステータには、磁界を発生させるための三相コイルが巻装されている。前記フィールドコイル及び三相コイルはそれぞれ個別にインバータ５０に接続されている。インバータ５０から三相コイルに電流が印加されると、モータジェネレータ２０は、トルクを発生するモータ（電動機）として働く。一方、ロータが回転軸（ひいてはエンジン１０の出力軸）によって回転されると、モータジェネレータ２０は、電力を発生するジェネレータ（発電機）として働く。

モータジェネレータ２０による発電時には、インバータ５０からフィールドコイルに電流が印加され、それによって発生された磁界の中をロータが回転することにより、ステータの三相コイルに誘導電流が発生する。モータジェネレータ２０による発電量は、フィールドコイルへの印加電流の増減によって調節される。フィールドコイルへの印加電流が高く磁束密度が高いほどモータジェネレータ２０による発電量が多くなる。

エンジン１０は、モータジェネレータ２０による発電のために運転される。つまり、エンジン１０は、モータジェネレータ２０を駆動するためだけに運転される。本実施形態では、前記エンジン１０は、水素タンク７０に貯留されている水素を燃料（気体燃料）として使用する水素エンジンである。

図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式（２気筒に相当する）のロータリピストンエンジンである。２つのロータハウジング１１と図示しない３つのサイドハウジングとが交互に重ね合わされてエンジン本体が構成されている。

なお、図２において、２つのロータハウジング１１は展開された状態で描かれている。また、図２において、２つのロータハウジング１１の中央部にそれぞれ描かれているエキセントリックシャフト１３は共通する単一のものである。また、図２において、吸気通路１４及び排気通路１５に描かれている矢印は吸気及び排気の流れを示している。

各ロータハウジング１１とその両側のサイドハウジングとでそれぞれ繭状のロータ収容室（気筒に相当する）１１ａが形成されている。各ロータ収容室１１ａに概略三角形状のロータ１２が収容されている。ロータ１２は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有する。前記アペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に摺接することにより、ロータ収容室１１ａに３つの作動室が画成されている。

ロータ１２は、前記アペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に当接した状態で、エキセントリックシャフト１３の周りで自転しつつ、エキセントリックシャフト１３の周りを公転する。ロータ１２が１回転する間に、３つの作動室がトロコイド内周面に沿って移動し、各作動室で、吸気、圧縮、燃焼（膨張）及び排気の各行程が行われる。これにより発生する回転力がロータ１２を介してエンジン１０の出力軸であるエキセントリックシャフト１３から取り出される。

ロータ収容室１１ａに吸気通路１４及び排気通路１５が接続されている。吸気通路１４は、上流側は１つの単路であるが、下流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路がそれぞれ吸気行程が行われる作動室に連通するように接続されている。排気通路１５は、下流側は１つの単路であるが、上流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路がそれぞれ排気行程が行われる作動室に連通するように接続されている。

吸気通路１４の上流側の単路にスロットル弁１６が配設されている。スロットル弁１６は、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ９０により駆動されて、開度が調節され、吸気通路１４の流通面積、すなわちエンジン１０の吸入空気量を調節する。

吸気通路１４の下流側の分岐路にそれぞれ予混合用インジェクタ１７が配設されている。予混合用インジェクタ１７は、水素タンク７０から供給される水素を吸気通路１４の下流側の分岐路（吸気ポートに相当する）に噴射するものである。この予混合用インジェクタ１７により噴射された水素は空気と混合された状態（予混合状態）で、吸気行程が行われる作動室に供給される。予混合用インジェクタ１７は、１つのロータハウジング１１当たり１つ備えられている。

排気通路１５の下流側の単路に排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒８０が配設されている。本実施形態では、前記排気ガス浄化触媒８０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒である。

各ロータハウジング１１にそれぞれ直噴用インジェクタ１８が配設されている。直噴用インジェクタ１８は、水素タンク７０から供給される水素をロータ収容室１１ａ内（すなわち筒内）に直接噴射するものである。直噴用インジェクタ１８は、１つのロータハウジング１１当たり２つ備えられている。なお、各ロータハウジング１１において２つの直噴用インジェクタ１８はエキセントリックシャフト１３の軸方向に重ねて配設されているため図２では１つしか表れていない。

各ロータハウジング１１にそれぞれ２つの点火プラグ（リーディング側点火プラグ及びトレーリング側点火プラグ）１９が配設されている。点火プラグ１９は、予混合用インジェクタ１７又は直噴用インジェクタ１８により噴射された水素と空気との混合気に火花点火するものである。

予混合用インジェクタ１７は、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン冷却水の温度（エンジン水温）（エンジン１０の温度に相当）が所定の閾値温度未満であるときに用いられる。一方、直噴用インジェクタ１８は、前記エンジン水温が前記閾値温度以上であるときに用いられる。

その理由は、前記エンジン水温が前記閾値温度未満であるときに直噴用インジェクタ１８から水素をロータ収容室１１ａ内に噴射すると、噴射の際の水素の断熱膨張に伴う急激な温度低下により、ロータ収容室１１ａ内の水分（例えば水素の燃焼で生成した水分や空気中又は水素中に含まれていた水分等）が直噴用インジェクタ１８の噴口に氷となって氷結し、直噴用インジェクタ１８が作動不良を起こして燃料を噴射できなくなるからである。また、ロータ収容室１１ａ内の水分がロータハウジング１１のトロコイド内周面に氷となって氷結し、氷結した氷がロータ１２のアペックスシールによって直噴用インジェクタ１８の噴口に掻き込まれて、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射に支障が生じるからである。

一方、前記エンジン水温が前記閾値温度以上になれば、氷結した氷が溶けるので、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射が可能となる。また、前記エンジン水温が前記閾値温度以上であるときに直噴用インジェクタ１８から水素をロータ収容室１１ａ内に噴射しても、前記のような氷結が起きないので、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射が許可される。直噴用インジェクタ１８から水素をロータ収容室１１ａ内に噴射することにより、空気充填量が多くなり、より大きな燃焼エネルギーないしエンジントルクを得ることができる。

そして、本実施形態では、エンジン１０の始動時は、前記エンジン水温に拘りなく（換言すれば前記エンジン水温が前記閾値温度未満であっても）、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射でエンジン１０を始動する。その理由は、前回のエンジン停止時は、通常は、エンジン温度が高く、ロータ収容室１１ａ内の水分が蒸発しているので、エンジン１０の始動時は、ロータ収容室１１ａ内の水分が少なく、氷結が起き難いからである。直噴用インジェクタ１８を用いることにより、空気充填量が多くなり、安定したエンジン１０の始動性が確保される。

しかし、エンジン１０の始動後に、燃料の燃焼が続くと、ロータ収容室１１ａ内の水分が増え、その場合に、前記エンジン水温が前記閾値温度未満であるときは、氷結が起きる可能性がある。特に、本実施形態では、燃料が、燃焼により多量の水分を生成する水素であり、エンジン１０が、燃焼行程が行われない部位に直噴用インジェクタ１８が配設されているロータリエンジンであるため、エンジン１０の始動後におけるロータ収容室１１ａ内の水分が増え易く、また直噴用インジェクタ１８の温度が上昇し難い。すなわち、本実施形態では、前記氷結の問題が起こり易いのである。

そこで、本実施形態では、エンジン１０の始動後に、前記エンジン水温が前記閾値温度未満であるときは、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替える。

（２）制御系
図２に示すように、車両１は、コントロールユニット１００を備えている。コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。コントロールユニット１００は、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭ等により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号を入出力する入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。コントロールユニット１００は、本発明の制御手段に相当する。

コントロールユニット１００に、バッテリ電流・電圧センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、車速センサ１０３、回転角センサ１０４、空燃比センサ１０５、エンジン水温センサ１０６、及びタンク圧力センサ１０７等からの検出信号や、イグニッションスイッチ１１０及び走行モード選択スイッチ１１１等からの状態信号が入力される。

バッテリ電流・電圧センサ１０１は、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧を検出する。アクセル開度センサ１０２は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）を検出する。車速センサ１０３は、車両１の走行速度を検出する。回転角センサ１０４は、エキセントリックシャフト１３に設けられ、エキセントリックシャフト１３の回転角度位置を検出する。この回転角センサ１０４は、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねる。空燃比センサ１０５は、エンジン１０の排気ガスの空燃比を検出する。エンジン水温センサ１０６は、ロータハウジング１１の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に設けられ、ウォータジャケットを流れるエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。タンク圧力センサ１０７は、水素タンク７０内の圧力（つまり水素残量）を検出する。イグニッションスイッチ１１０及び走行モード選択スイッチ１１１は、車両１の乗員（特に運転者）により操作される。

コントロールユニット１００は、前記検出信号及び状態信号に基いて、スロットル弁アクチュエータ９０、予混合用インジェクタ１７、直噴用インジェクタ１８、点火プラグ１９、及び表示パネル５５（本発明の表示手段に相当）に制御信号を出力し、エンジン１０を制御する（図１参照）。表示パネル５５は、車両１のインストルメントパネル（図示せず）において乗員が視認可能に設けられている。表示パネル５５は、コントロールユニット１００の表示制御部１００ａによって制御される。また、コントロールユニット１００は、前記検出信号及び状態信号に基いて、インバータ５０に制御信号を出力し、モータジェネレータ２０及び走行用モータ４０を制御する（図１参照）。

（３）制御動作
コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態（エンジン１０に駆動力を付与する機能が発揮される状態）と、エンジン１０による駆動により発電して発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態（エンジン１０で駆動されて発電を行う機能が発揮される状態）とに切り替える。

具体的に、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時は、モータジェネレータ２０の作動状態を前記駆動状態としてエンジン１０を始動する。コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動後は、モータジェネレータ２０の作動状態を前記発電状態として電力を生成する。

また、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみを用いて駆動する態様と、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて駆動する態様と、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力を用いて駆動する態様とに切り替える。走行用モータ４０は、コントロールユニット１００のモータ駆動制御部１００ｂ（図２参照）によって制御される。

具体的に、コントロールユニット１００は、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出されたバッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基いて、バッテリ３０の残存容量（バッテリ残量ともいう）（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出する。バッテリ電流・電圧センサ１０１及びコントロールユニット１００は、本発明のバッテリ残量検出手段に相当する。コントロールユニット１００は、検出したバッテリ３０の残存容量と、タンク圧力センサ１０７により検出された水素残量とに基いて、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみを用いて駆動するか、又は、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて駆動する。

前記バッテリ３０の残存容量及び前記水素残量の双方が比較的多い場合は、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動しても、モータジェネレータ２０の発電電力のみで駆動しても、いずれでもよい。本実施形態では、この場合、車両１の乗員が走行モード選択スイッチ１１１（図２参照）を操作することにより、いずれの態様で走行用モータ４０を駆動するかが選択される。

コントロールユニット１００は、アクセル開度センサ１０２や車速センサ１０３等からの検出信号に基いて、乗員の加速要求レベルを検出する。コントロールユニット１００は、走行用モータ４０が、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動されているとき（すなわちエンジン１０が停止中のとき）に、乗員の加速要求レベルが所定の閾値レベルよりも高くなったと判定したときは、走行用モータ４０を、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力で駆動する態様に切り替える。コントロールユニット１００は、その後、乗員の加速要求レベルが前記閾値レベルよりも低くなったと判定したときは、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動する態様に戻す。

走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動する態様から、モータジェネレータ２０の発電電力のみで駆動する態様、又は、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力で駆動する態様に切り替えるときは、モータジェネレータ２０による発電を行う必要がある（すなわちエンジン１０の始動要求がある）ので、コントロールユニット１００は、停止中のエンジン１０を始動する。逆に、走行用モータ４０を、モータジェネレータ２０の発電電力のみで駆動する態様、又は、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力で駆動する態様から、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動する態様に切り替えるときは、モータジェネレータ２０による発電を行う必要がない（すなわちエンジン１０の停止要求がある）ので、コントロールユニット１００は、運転中のエンジン１０を停止する。

図３は、本実施形態に係る車両１の水素残量とバッテリ残量（バッテリＳＯＣ）とをパラメータとする走行モード切り替えマップである。コントロールユニット１００は、バッテリ３０の残存容量と水素タンク７０内の水素残量とに基いて、図３に示す走行モード切り換えマップに従って、走行用モータ４０の走行モードを切り換える。

本実施形態では、走行モードとして、ＥＶモード（通常ＥＶモード）と、緊急ＥＶモードと、通常水素モード（本発明の強制発電モードに相当）と、緊急水素モード（本発明の緊急発電モードに相当）と、選択モードとが設定されている。ＥＶモード及び緊急ＥＶモードは、エンジン１０を停止した状態で（つまりモータジェネレータ２０による発電を行わずに）、バッテリ３０の蓄電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動するモードである。通常水素モード及び緊急水素モードは、エンジン１０を運転した状態で（つまりモータジェネレータ２０による発電を行いつつ）、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動するモードである。選択モードとは、乗員が走行モード選択スイッチ１１１を操作することにより、ＥＶモード、すなわちモータジェネレータ２０による発電を行わずエンジン１０を停止するモードと、水素モード、すなわちモータジェネレータ２０による発電を行うためエンジン１０を運転するモードとを自由に選択して切り換えることが可能なモードである。

コントロールユニット１００は、水素残量が所定の閾値残量Ｖ１未満の場合で、バッテリ残量が所定の第１閾値Ｃ１以上のとき（つまりバッテリ電力は余裕があるがエンジン１０の燃料は余裕がないとき）は、走行モードをＥＶモード（通常ＥＶモード）とする。これにより、モータ駆動制御部１００ｂは、バッテリ３０の蓄電電力のみで走行用モータ４０を駆動する。前記閾値残量Ｖ１は、水素タンク７０内の水素残量が空に相当する量又は空に近い量であるので、表示制御部１００ａは、水素残量が前記閾値残量Ｖ１未満のときは、表示パネル５５において、水素残量が空又は空に近い旨の警報表示を行う。

コントロールユニット１００は、水素残量が前記閾値残量Ｖ１未満の場合で、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１未満のとき（つまりバッテリ電力もエンジン１０の燃料も余裕がないとき）は、走行モードを緊急ＥＶモードとする。これにより、モータ駆動制御部１００ｂは、走行用モータ４０の駆動を一時的に制限する等の緊急的対応を行いつつ、バッテリ３０の蓄電電力のみで走行用モータ４０を駆動する。この緊急ＥＶモードでは、水素残量及びバッテリ残量が共に少なくなっているので、表示制御部１００ａは、表示パネル５５において、水素残量が空又は空に近い旨の警報表示と、バッテリ残量も少なくなっている旨の警報表示とを併せて行う。

なお、コントロールユニット１００は、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１より小さい所定の使用下限容量未満のときは、車両１の走行を停止する。また、コントロールユニット１００は、バッテリ３０の劣化を抑制するため、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１より大きい所定の使用上限容量以上にならないようにバッテリ３０の充電管理を行う。

コントロールユニット１００は、水素残量が前記閾値残量Ｖ１以上の場合で、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１以上のとき（つまりバッテリ電力もエンジン１０の燃料も余裕があるとき）は、走行モードを選択モードとする。これにより、モータ駆動制御部１００ｂは、乗員の走行モード選択スイッチ１１１の操作に応じて、ＥＶモードが選択された場合は、バッテリ３０の蓄電電力のみで走行用モータ４０を駆動し、水素モードが選択された場合は、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみで走行用モータ４０を駆動する。水素モードが選択された場合は、コントロールユニット１００は、モータジェネレータ２０による発電を行うため、エンジン１０を運転する。

コントロールユニット１００は、水素残量が前記閾値残量Ｖ１以上の場合で、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１未満のとき（つまりエンジン１０の燃料は余裕があるがバッテリ電力は余裕がないとき）は、走行モードを強制的に水素モード、特に通常水素モードとする。これにより、モータ駆動制御部１００ｂは、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみで走行用モータ４０を駆動する。コントロールユニット１００は、モータジェネレータ２０による発電を行うため、エンジン１０の運転を開始する。表示制御部１００ａは、表示パネル５５において、バッテリ残量が低下しているので給電することを促す旨の警告ランプ（図示せず）を点灯する。

コントロールユニット１００は、水素残量が前記閾値残量Ｖ１以上の場合で、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１より小さい所定の第２閾値Ｃ２未満のとき（つまりエンジン１０の燃料は余裕があるがバッテリ電力はほとんど余裕がないとき）は、走行モードを強制的に水素モード、特に緊急水素モードとする。これにより、モータ駆動制御部１００ｂは、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみで走行用モータ４０を駆動する。コントロールユニット１００は、併せて、エンジン１０の回転数を、前記通常水素モードのときよりも所定量増加させる。この緊急水素モードでは、バッテリ残量がさらに低下しているので、表示制御部１００ａは、表示パネル５５において、給電することを強く促す旨の警告ランプ（図示せず）を点滅させる。また、表示制御部１００ａは、表示パネル５５において、バッテリ３０の残量ゲージ（図示せず）をゼロ表示にする。

選択モードにおいて水素モードが選択された場合、又は、水素モード（通常水素モード及び緊急水素モード）においては、モータ駆動制御部１００ｂは、基本的には、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動するので、バッテリ残量が低下することはない（バッテリ残量は維持される）。しかし、コントロールユニット１００が、乗員の加速要求レベルが所定の閾値レベルよりも高くなったと判定したときは（換言すればモータジェネレータ２０の発電電力のみでは走行用モータ４０の出力が不足すると判定したときは）、モータ駆動制御部１００ｂは、モータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力の双方の電力を用いて走行用モータ４０を駆動する態様に切り替える。その結果、水素モードであるにも拘らず、バッテリ残量が低下する場合がある。

そこで、本実施形態では、選択モードから水素モード（通常水素モード）に移行すると、すなわち、バッテリ残量が前記第１閾値Ｃ１を下回ると、その旨を運転者に報知するために、表示パネル５５において警告ランプが点灯される。さらに、水素モード内で通常水素モードから緊急水素モードに移行すると、すなわち、バッテリ残量が前記第２閾値Ｃ２を下回ると、その旨を運転者に報知するために、表示パネル５５において警告ランプが点滅され、また、バッテリ３０の残量ゲージがゼロ表示される。

しかし、運転者が前記表示に気づかず、そのまま走行を続けると、ついにはバッテリ残量が前記使用下限容量まで低下して、車両１の走行が停止してしまう。

そこで、本実施形態では、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知するために、走行モードが同じ水素モードであっても、バッテリ残量が前記第２閾値Ｃ２未満となったときは、すなわち、通常水素モードから緊急水素モードに移行したときは、バッテリ残量が前記第２閾値Ｃ２以上であったとき（つまり通常水素モードであったとき）に比べて、エンジン１０の回転数を所定量増加させるのである。

この結果、走行モードが同じ水素モードであっても、通常水素モードから緊急水素モードに移行したとき、エンジン回転が上昇する。このようなエンジン回転の上昇は、運転者に振動数の変化やトルクショックを体感させ、運転者の気を引く現象である。運転者は、何も操作をしていないのに、突然エンジン回転が上るので、車両１の異変を感じ、何かが起こったことに気づく。したがって、運転者の注意が喚起され、前記警告ランプや残量ゲージの表示と相俟って、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知することができる。

図４は、本実施形態に係る車両１のエンジン出力とエンジン回転との関係図である。図中鎖線（ｉ）は、通常水素モードのときのエンジン出力に対するエンジン回転の変化を示し、図中実線（ｉｉ）は、緊急水素モードのときのエンジン出力に対するエンジン回転の変化を示す。

図示したように、エンジン出力が大きいほど、エンジン回転が大きくなる。鎖線（ｉ）から実線（ｉｉ）への増加量（図中の矢印Ｙ参照）、すなわち、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時のエンジン回転数の増加量は略一定とされている。そのため、エンジン回転数の増加率はエンジン出力に応じて変わり、数％から数１０％の間とされる。

本実施形態では、図５に示すように、コントロールユニット１００は、車速が高いほど車室内の音圧レベルが大きくなるようにエンジン回転数を増加させる。図５において、点線は、ＥＶモードのときの車速に対する音圧レベルの変化を示し、破線は、通常水素モードのときの車速に対する音圧レベルの変化を示し、実線は、緊急水素モードのときの車速に対する音圧レベルの変化を示す。一方、鎖線は、目標ラインであり、コントロールユニット１００は、緊急水素モードのときの音圧レベルの変化がこの目標ラインに近づくようにエンジン回転数を増加させる。目標ラインは、ハイブリッド車ではない、エンジンで走行する通常のガソリン車のものである。

図示したように、車速が高いほど、車室内の音圧レベルが大きくなる。ＥＶモードでは、エンジン１０が停止しているので、エンジン音がない分、音圧レベルは最も小さい。通常水素モードでは、エンジン１０が運転されるので、エンジン音が加わる分、音圧レベルは大きくなる。目標ラインは、エンジンで走行する通常のガソリン車のものなので、ハイブリッド車に比べて、エンジントルクが大きく、音圧レベルは最も大きい。このような、非ハイブリッド車の音圧レベルを、緊急水素モードのときの音圧レベルの狙いの値とするので、運転者は確実にエンジン回転の上昇に気づくことになる。

図６は、本実施形態に係る車両１のエンジン回転とスロットル開度との関係図である。図中鎖線（ｉｉｉ）は、通常水素モードのときのエンジン回転に対するスロットル弁１６の開度の変化を示し、図中実線（ｉｖ）は、緊急水素モードのときのエンジン回転に対するスロットル弁１６の開度の変化を示す。

図示したように、エンジン回転が大きいほど、スロットル弁１６の開度が大きくなる。鎖線（ｉｉｉ）から実線（ｉｖ）への減少量、すなわち、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時のスロットル弁１６の開度の減少量は略一定とされている。

このように、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時に、スロットル弁１６の開度が小さくされることにより、吸入空気量が減量され、エンジントルクが低減する。そのため、図４に矢印Ｙで示したように、エンジン回転数が増加されても、トルク及び回転数をパラメータとして定められるエンジン出力が増大せず（一定に維持され）、不快なトルクショックの発生が抑制される。また、モータジェネレータ２０による発電量が増加しない（一定に維持される）ので、バッテリ３０の過度な充電が回避されて、バッテリ３０の劣化が抑制される。

次に、前記コントロールユニット１００による処理動作を図７に示すフローチャートに基いて説明する。この処理動作は、車両１の走行が開始されたときにスタートする。なお、この処理動作は、水素残量が前記閾値残量Ｖ１以上ある場合のものである（図３参照）。

すなわち、コントロールユニット１００は、ステップＳ１で、各種データ（図２参照）を入力した上で、ステップＳ２で、バッテリ残量（ＳＯＣ）が前記第１閾値Ｃ１未満か否かを判定し、ＹＥＳのときは、ステップＳ３で、バッテリ残量（ＳＯＣ）が前記第２閾値Ｃ２未満か否かを判定する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２でＮＯのときは、走行モードを選択モードとし（ステップＳ４）、ステップＳ３でＮＯのときは、走行モードを通常水素モードとし（ステップＳ５）、ステップＳ３でＹＥＳのときは、走行モードを緊急水素モードとする（ステップＳ６）。

コントロールユニット１００は、ステップＳ４では、走行モード選択スイッチ１１１に応じて、走行モードをＥＶモード又は水素モードとする。ＥＶモードのときは、エンジン１０を停止した状態で（つまりモータジェネレータ２０による発電を行わずに）、バッテリ３０の蓄電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動する。水素モードのときは、エンジン１０を運転した状態で（つまりモータジェネレータ２０による発電を行いつつ）、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ５では、エンジン１０を運転した状態で（つまりモータジェネレータ２０による発電を行いつつ）、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動する。併せて、表示制御部１００ａは、バッテリ残量が低下しているので給電することを促す旨の警告ランプを点灯する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ６では、エンジン１０を運転した状態で（つまりモータジェネレータ２０による発電を行いつつ）、基本的に、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて走行用モータ４０を駆動する。その上で、コントロールユニット１００は、通常水素モードのときに比べて、エンジン１０の回転数を所定量増加させる。併せて、表示制御部１００ａは、バッテリ残量が空に近いので給電することを強く促す旨の警告ランプを点滅させる。また、バッテリ３０の残量ゲージをゼロ表示にする。

（４）作用等
以上のように、本実施形態では、燃料の燃焼でトルクを発生するエンジン１０と、エンジン１０で駆動されて発電を行うモータジェネレータ２０と、モータジェネレータ２０によって発電された電力を蓄電するバッテリ３０と、モータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動される走行用モータ４０とを含むハイブリッド車１において、次のような特徴的構成を採用した。

すなわち、コントロールユニット１００は、バッテリ残量（ＳＯＣ）が第１閾値Ｃ１未満のときは（ステップＳ２でＹＥＳ）、エンジン１０を運転してモータジェネレータ２０による発電を行い、走行用モータ４０に供給される電力の少なくとも一部をモータジェネレータ２０による発電電力で賄う通常水素モードとし（ステップＳ５）、バッテリ残量が第１閾値Ｃ１より小さい第２閾値Ｃ２未満のときは（ステップＳ３でＹＥＳ）、通常水素モードのときよりも高い回転数でエンジン１０を運転してモータジェネレータ２０による発電を行う緊急水素モードとする（ステップＳ６）。

この構成によれば、エンジン１０と、モータジェネレータ２０と、バッテリ３０と、走行用モータ４０とを含むハイブリッド車１において、バッテリ残量が第１閾値Ｃ１未満のときは、エンジン１０を運転してモータジェネレータ２０による発電を行う通常水素モードとされ、バッテリ残量が第１閾値Ｃ１より小さい第２閾値Ｃ２未満のときは、通常水素モードのときよりも高い回転数でエンジン１０を運転する緊急水素モードとされる。

そのため、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時、エンジン回転が上昇する。このようなエンジン回転の上昇は、運転者にエンジン音の変化やトルクショックを体感させる。運転者は、何も特別な操作をしていないのに、突然エンジン回転が上るので、車両１の異変を感じ、何事かが起こったことに気づく。したがって、ただ単に情報を表示したり音声を出力するよりも、運転者の注意が喚起され、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知できる。

以上により、本実施形態によれば、バッテリ残量の低下をより確実に運転者に報知し得るハイブリッド車１の制御装置が提供される。

本実施形態では、コントロールユニット１００は、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時、エンジン出力を一定としつつエンジン回転数を所定量増加させる。

この構成によれば、走行に必要な要求出力に対してエンジン発生出力は一定に維持しつつ、エンジン音を高くして警報することができる。

本実施形態では、コントロールユニット１００は、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時、エンジン１０の吸気通路１４に設けられたスロットル弁１６の開度を小さくすることにより、エンジン出力を一定とする。

この構成によれば、スロットル弁１６の開度を小さくすることにより、吸入空気量が減量されて、エンジントルクが低減する。そのため、トルク及び回転数により定められるエンジン出力が合理的に一定に維持される。

本実施形態では、コントロールユニット１００は、通常水素モードから緊急水素モードへの移行時、車速が高いほど車室内の音圧レベルが大きくなるようにエンジン回転数を増加させる（図５）。

一般に、車速が高くなると、ロードノイズや風きり音等が大きくなる。一方、エンジン１０がモータジェネレータ２０を駆動するためだけに運転されるシリーズ式のハイブリッド車１では、エンジン回転数は目標発電量によって決まり、車速に影響されない（例えばエンジン回転数は車速に依らず一定に維持される）。すると、前記ハイブリッド車１では、車速が高くなると、エンジン音がロードノイズや風きり音等でかき消される可能性がある。エンジン音が他の音でかき消されると、運転者にバッテリ残量の低下を満足に報知できなくなる。

そこで、この構成によれば、車速が高いほど車室内の音圧レベルが大きくなるようにエンジン回転数が増加されるので（図５）、車速にそぐわない過剰な音圧レベルの上昇を回避しつつ、車速が高いときでも、エンジン音がロードノイズや風きり音等でかき消されず、常に、運転者にバッテリ残量の低下を満足に報知することができる。

なお、前記実施形態では、エンジン１０は、ロータリピストンエンジンであったが、レシプロエンジンであってもよい。また、水素以外の気体燃料（例えば天然ガスやプロパンガス等）を用いるエンジンであってもよい。また、気体燃料以外の液体燃料（例えばガソリンや軽油やアルコール等）を用いるエンジンであってもよい。

１ ハイブリッド車
１０ エンジン
１４ 吸気通路
１６ スロットル弁
１７ 予混合用インジェクタ
１８ 直噴用インジェクタ
１９ 点火プラグ
２０ モータジェネレータ（ジェネレータ）
３０ バッテリ
４０ 走行用モータ
５０ インバータ
７０ 水素タンク
１００ コントロールユニット（制御手段、バッテリ残量検出手段）
１０１ バッテリ電流・電圧センサ（バッテリ残量検出手段）
Ｃ１ 第１閾値
Ｃ２ 第２閾値

Claims (4)

1. 燃料の燃焼でトルクを発生するエンジンと、前記エンジンで駆動されて発電を行うジェネレータと、前記ジェネレータによって発電された電力を蓄電するバッテリと、前記ジェネレータの発電電力及び前記バッテリの蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動される走行用モータとを含むハイブリッド車の制御装置であって、
   前記バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
   前記バッテリの残量の低下に伴って所定の警報表示を行う表示手段と、
   走行モードを、前記バッテリ残量検出手段で検出されたバッテリ残量が所定の第１閾値未満でかつ当該第１閾値よりも小さい第２閾値以上のときは、前記表示手段による警報表示を行うとともに、エンジンを運転してジェネレータによる発電を行い、走行用モータに供給される電力の少なくとも一部を前記ジェネレータによる発電電力で賄う強制発電モードとし、前記バッテリ残量が前記第２閾値未満のときは、前記表示手段による警報表示を行うとともに、前記強制発電モードのときよりも高い回転数でエンジンを運転してジェネレータによる発電を行う緊急発電モードとする制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記制御手段は、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、エンジン出力を一定としつつエンジン回転数を所定量増加させることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記制御手段は、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を小さくすることにより、エンジン出力を一定とすることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記制御手段は、強制発電モードから緊急発電モードへの移行時、車速が高いほど車室内の音圧レベルが大きくなるようにエンジン回転数を増加させることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
   

Images